הרוח ש"הרגה" את מאדים

מידע שנאסף בשנים האחרונות על מאדים מעיד שחלק ניכר מהאטמוספרה הצפופה שעטפה את כוכב הלכת בעבר התנדף לחלל, בהשפעת רוח שמש וקרינה על-סגולה. מסתמן שזה היה הגורם העיקרי לדילול הגזים המקיפים את כוכב הלכת, ולא תהליכים אחרים כמו קפיאה לקרח או ספיחה לקרקע.

במאמר שפורסם בכתב העת Science בחנו מדענים מאוניברסיטת בולדר בקולורדו את יחס האיזוטופים ("גרסאות" שונות של אותו יסוד המכילות כמות שונה של ניטרונים ובעלות מסה שונה) של גז ארגון באטמוספרה של מאדים. לאור ממצאיהם הם הסיקו שהגורם העיקרי להיעלמות האטמוספרה של כוכב הלכת הוא פגיעה של חלקיקים מהירים המגיעים מהשמש בשכבות העליונות של האטמוספרה.

האטמוספרה של מאדים הייתה הרבה יותר צפופה בעבר לעומת מצבה כיום. עדויות לקיומם של מים נוזליים על פני השטח מראות שהלחץ האטמוספרי של הפחמן הדו-חמצני עמד על 5-1 בר, כלומר דומה ללחץ האטמוספרי בכדור הארץ או גבוה ממנו. כיום המצב שונה ולחץ האוויר פחת לכ-0.6 אחוז מהלחץ האטמוספרי בכדור הארץ – 6 מיליבר בלבד. אילו הלחץ הקודם היה נשמר, סביר להניח שגם היום היינו מוצאים מים נוזליים על פני השטח של כוכב הלכת, ואולי גם חיים.

במחקר החדש ניסו החוקרים להסביר את השינוי הדרסטי שחל בצפיפות האטמוספרה של מאדים. יש כמה תהליכים שיכולים לגרום להידלדלות הגז סביב כוכב לכת. למשל הגזים יכולים להיספג בקרקע בעקבות תגובות כימיות עם מינרלים, או להפוך לנוזל או למוצק. למשל הקרח של הפחמן הדו-חמצני ("קרח יבש") שקיים בקטבי מאדים, היה פעם חלק מהאטמוספרה. אפשרות שלישית היא איבוד של גז לחלל, וכנראה זו הייתה הדרך העיקרית שבה האטמוספרה של מאדים דוללה.

החוקרים בחרו להתרכז בכמות היחסית של איזוטופים של הגז ארגון שקיימים באטמוספרה של מאדים. על פי מדידות מדויקות שביצעה הגשושית מייבן (Mars Atmospheric and Volatile Evolution Mission) על גזים באטמוספרה של כוכב הלכת האדום, בשילוב עם מידע מחיישנים שנושא רובוט המחקר קיוריוסיטי הפועל על פני השטח של מאדים, הצליחו המדענים להראות שקיים מחסור באיזוטופ 36 של ארגון לעומת איזוטופ 38 של אותו גז.

העובדה הזאת מעידה שרוח השמש, כלומר הפגיעוֹת של חלקיקים טעונים המגיעים מהשמש, היא האחראית העיקרית לדילול גז הארגון. אמנם השפעת החלקיקים על הגז אינה קשורה למשקלו, אך גז קל נמצא בממוצע בגובה רב יותר מגזים כבדים ממנו, ולכן קל יותר לרוח השמש "להעיף" אותו לחלל.

הסיבה לכך שבחרו דווקא בארגון היא שמדובר בגז אציל, שאינו מגיב כימית עם יסודות אחרים. מכאן נובע שהארגון אינו נספג בקרקע של מאדים בדרכים אחרות ואפשר להשתמש בו כדי למדוד את היעילות של דילול האטמוספרה על ידי רוח שמש.

היעילות של רוח השמש בדילול איזוטופים של ארגון, פירושה שהיא יכולה לדלל ביעילות גם את הפחמן הדו-חמצני – המרכיב העיקרי באטמוספרה של מאדים. החוקרים הראו שרוח השמש הייתה יכולה להיות חזקה מספיק בשביל להיפטר מרוב האטמוספרה הצפופה של מאדים. ייתכן כמובן שגם קפיאה של חלק מהגז וקשירה שלו לתרכובות כימיות בקרקע תרמו לדילול האטמוספרה של כוכב הלכת, אבל הדרך העיקרית הייתה רוח השמש. בנוסף, מודלים של התפתחות כוכבים מעידים שלפני מיליארדי שנים הקרינה העל-סגולה ורוח השמש היו חזקות יותר, דבר שכנראה האיץ את התהליך שעבר על האטמוספרה של מאדים.

הבנת התהליכים הגורמים לאיבוד האטמוספרה חשובה גם להבנת הקשר בין אקלים לאטמוספרה בכדור הארץ עצמו. הקשר בין כמות הפחמן הדו-חמצני, שהוא גז חממה ידוע, לבין הטמפרטורות במאדים, יכולות להעיד גם על עתידו של כדור הארץ.

עם זאת, יש לזכור שאת כדור הארץ מקיף שדה מגנטי טבעי, שמקורו כנראה בגרעין העשיר בברזל במרכז עולמנו. השדה המגנטי הזה מגן על כדור הארץ מרוב החלקיקים הטעונים שמגיעים מהשמש וכנראה מנע את פיזור האטמוספרה שלנו בחלל. השדה המגנטי של מאדים הרבה יותר חלש ולא הספיק כדי לעצור את דילול האטמוספרה שלו במהלך מיליארדי השנים האחרונות. נראה לפיכך כי שדה מגנטי חזק הוא תנאי הכרחי לקיום חיים כפי שאנו מכירים אותם, בכדור הארץ וגם בכוכבי לכת אחרים.

צפו בסרטון של נאס"א (באנגלית) על הידלדלות האטמוספרה של מאדים: