Atmosfera Marsa to zaledwie jeden procent tej ziemskiej. Gazowa otoczka Ziemi składa się w 78 procentach z azotu i w 21 procentach z tlenu. Zawiera też jeden procent argonu, 0,04 procenta dwutlenku węgla i niewielkie ilości innych gazów.

Atmosfera Marsa – skład chemiczny

Za to atmosfera Marsa składa się głownie z dwutlenku węgla, który stanowi aż 95 procent wszystkich zarejestrowanych na Marsie gazów. Reszta to:

  • 3 procent azotu,
  • 1,6 procenta argonu,
  • śladowe ilości tlenu, tlenku węgla, wody, metanu i innych gazów.

Ale cztery miliardy lat temu atmosfera Marsa była znacznie gęstsza i zawierała więcej tlenu niż ta ziemska. Co takiego się stało, że Czerwona Planeta utraciła swoją gazową powłokę?

Atmosfera Marsa – dlaczego zniknęła?

Naukowcy badający Marsa od lat przekonywali, że może mieć to związek z niszczycielskim działaniem tzw. wiatru słonecznego – strumienia naładowanych cząstek emitowanych przez Słońce. Ale trzeba było orbitera MAVEN, by to potwierdzić. MAVEN rozpoczął naukową część misji 16 listopada 2014 r. Prowadził regularne obserwacje górnych warstw marsjańskiej atmosfery, jonosfery i jej interakcji z wiatrem słonecznym za pomocą dziewięciu instrumentów naukowych.

Jeszcze w grudniu tego samego roku naukowcy misji ogłosili, że wykryli dwa nieprzewidziane zjawiska w marsjańskiej atmosferze. Jedno to obecność chmury pyłu na dużej wysokości – od 150 do 300 kilometrów. Drugim było odkrycie jasnej, ultrafioletowej zorzy polarnej na półkuli północnej. Dzięki badaniom zawartości dwóch izotopów argonu – argonu-36 i cięższego argonu-38 – naukowcy potwierdzili, że marsjańska atmosfera została wymieciona w przestrzeń przez wiatr słoneczny. Do utraty gazowej powłoki zaczęło dochodzić już około cztery miliardy lat temu. Wtedy Czerwona Planeta była jeszcze bardzo młoda, bo ukształtowała się około 4,6 miliarda lat temu.

Atmosfera Marsa – jakie panują w niej temperatury?

To przynajmniej częściowo wyjaśnia zmianę ciepłego niegdyś, całkiem wilgotnego klimatu Marsa na ten obecny. Jednym z zadań atmosfery jest bowiem utrzymywanie na planecie względnie stałej temperatury. Średnia temperatura na chronionej warstwą atmosfery Ziemi wynosi około 15 stopni Celsjusza. W obszarach podbiegunowych jest to średnio minus 10 st. C, w okolicy równika 30 st. C.

Natomiast na Marsie średnia temperatura to około minus 60 st. C. Najwyższa odnotowana na Marsie w okresie letnim temperatura wyniosła około 25 stopni Celsjusza w dzień. Ale tak ciepło jest tylko w pobliżu równika. W okolicach biegunów, nawet w środku letniego dnia, temperatura jest znacznie niższa, jednak również przekracza zero stopni. Najsurowsze i najzimniejsze warunki panują na Czerwonej Planecie zimą. Wówczas temperatura w okolicy biegunów może spadać nawet poniżej minus 150 st. C.
 
Problemem są przede wszystkim ogromne dobowe wahania temperatury. Bo chociaż w ciepłe dni słupek termometru może podskoczyć do wspomnianych 25 st. C na plusie, to w nocy spada nawet o 100 stopni i więcej. Tak duże skoki temperatury oraz skrajnie niekorzystne warunki uniemożliwiają, póki co, kolonizację tej planety.

Atmosfera Marsa – czy można ją zmienić tak, by nadawała się dla ludzi?

A jednak plany ustanowienia bazy na Marsie są całkiem zaawansowane. Elon Musk, szef SpaceX planuje założyć tam pierwszą kolonię w ciągu najbliższej dekady. Własne plany ma też NASA i inne agencje. Tylko jak tego dokonać w tak nieprzychylnych warunkach?

NASA z powodzeniem testuje na Marsie technologie, jakie mogą być użyteczne dla przyszłych kolonistów i pomóc im funkcjonować w świecie niemal pozbawionym atmosfery. Wraz z łazikiem Perseverance poleciały na Marsa próbki nowoczesnych materiałów, które – jeśli się sprawdzą – posłużą do stworzenia ultranowoczesnych i superwytrzymałych skafandrów marsjańskich. Perseverance zawiózł na naszą sąsiednią planetę też urządzenie MOXIE. To eksperyment, który miał wykazać, czy z marsjańskiego dwutlenku węgla można wygenerować tlen niezbędny kolonistom. Eksperyment okazał się sukcesem i analogiczne, choć znacznie wydajniejsze urządzenia będą częścią przyszłych misji załogowych.

Ale tlen można też wygenerować z wody. Wiemy, że pod powierzchnią Marsa, w skalnych rozpadlinach, a przede wszystkim w czapach polarnych jest zamarznięta woda. Dzięki prostemu procesowi elektrolizy można z niej uzyskać tlen i wodór. To już coś, choć wciąż niewiele. Poza zimnem na Marsie panuje też bardzo niskie i mordercze dla naszego gatunku ciśnienie. Jego średnia wartość na Marsie wynosi 600 Pa, czyli mniej niż jeden procent ciśnienia przy powierzchni Ziemi. Do tego dochodzi wspomniany brak tlenu w powietrzu. Koloniści będą musieli zmierzyć się również z wyjałowioną przez działanie wiatru słonecznego glebą, która nie wyda plonów.

Atmosfera Marsa – na czym polega terraformacja?

Co pewien czas podnosi się kwestię terraformacji, czyli upodobnienia Marsa do Ziemi. Wizjonerzy mają na to różne pomysły. Jednym z najbardziej szalonych był ten Elona Muska, który uznał, że jeśli zbombarduje się Marsa pociskami atomowymi, te wywołają na planecie efekt cieplarniany. Wówczas roztopią się czapy lodowe i, gdy ustanie skażenie promieniotwórcze, planeta będzie nadawała się do życia.

Ten pomysł nie liczy się przynajmniej z jednym problemem. Chodzi o to, że Mars ma bardzo słabą, istniejącą tylko punktowo magnetosferę, która nie jest w stanie uchronić planety przed niszczycielskim działaniem wiatru słonecznego. Dlatego nawet jeśli jakimś sposobem uda się zagęścić tamtejszą atmosferę, wiatr słoneczny ponownie zrobi swoje.

Atmosfera Marsa – czy na tej planecie pada deszcz lub śnieg?

Póki co możemy cieszyć nasze oczy zdjęciami marsjańskiego krajobrazu. Zdjęciami, na których wszystko jest jakby przeciwieństwem Ziemi. Gdy z powierzchni naszej planety obserwujemy zachód Słońca, widzimy feerię ciepłych barw. Zachód słońca na Marsie, ze względu na pył zawieszony w cienkiej atmosferze, jest błękitny. Grunt sprawia wrażenie czerwonego, ponieważ pokrywa go tlenek żelaza. Nieliczne chmury składają się z kryształków lodu i przypominają ziemski szron. A zamiast spadającego z nieba deszczu, występują burze piaskowe.

I choć trudno w to uwierzyć, to na Czerwonej Planecie pada śnieg, choć nieco inny niż ten ziemski. Lądownik Phoenix, który wylądował na 68 stopniu szerokości geograficznej północnej Marsa, wykrył śnieg powstały z zamarzniętego dwutlenku węgla. Niestety, śnieg sublimował – czyli zmienił się bezpośrednio w gaz – przed dotarciem do powierzchni planety.