Mars, którego znamy, to zimna, sucha, pustynna planeta. Ale klimat Czerwonego Globu zmienia się nawet teraz, z roku na rok, z dekady na dekadę. Nowe obserwacje przy użyciu sondy Mars Global Surveyor pomagają nam w lepszym zrozumieniu marsjańskiego klimatu i zmian jakie w nim zachodzą. Zdjęcia wykonane przez orbitującą wokół Marsa sondę MGS wskazują na to, że marsjańskie czapy polarne — i prawdopodobnie cała atmosfera Marsa — mogą być zaskakująco niestabilne w skali czasowej obejmującej zaledwie kilka tysięcy lat, czy nawet tylko stulecia.
Naukowcy, po przestudiowaniu wszystkich obserwacji dokonanych przez MGS, które trwały około 687 dni ziemskich, czyli cały rok marsjański, sugerują, że klimat planety cały czas ewoluuje i może w przyszłości stać się cieplejszy i wilgotniejszy, taki jaki mógł być na początku historii Marsa.
„Jeżeli środowisko na Marsie zmieniło się znacząco w ciągu okresu, który objęły nasze badania, powinny znaleźć się jakieś charakterystyczne cechy pokazujące te zmiany. Cechy, które można byłoby zmierzyć używając dostępnych przyrządów” – powiedział dr Michael Malin, głównodowodzący systemem kamer MGS w Malin Space Science Systems w San Diego. I zmiany takie udało się zaobserwować.
Zdjęcie z systemu kamer sondy Mars Global Surveyor (MGS) pokazuje zagłębienia w marsjańskiej czapie polarnej na południowym biegunie planety, które powiększyły niewyobrażalnie swoją średnicę w latach 1999-2000. Fakt ten wskazuje, że materiał je budujący, bardzo szybko wyparował i świadczy o znacznej dynamice klimatu Czerwonej Planety.
Astronomowie analizujący zdjęcia południowej czapy polarnej Marsa stwierdzili zaskakująco szybkie cofanie się jej skarp i klifów. Szybkość zmian przy znajomości temperatur i ilości docierającego do nich światła słonecznego potwierdza, że czapy tworzy zamrożony dwutlenek węgla, ponieważ wodny lód nie może tak szybko sublimować (przechodzić bezpośrednio ze stanu stałego do lotnego).
Ponadto, obserwacje potwierdzają to co astronomowie podejrzewali od roku 1966: południowa czapa polarna zawiera tak wiele zamrożonego CO2, że przez cały rok pełni funkcję zbiornika regulującego ciśnienie atmosfery Marsa.
„To, że dostrzegamy funkcję zbiornika wyrównawczego oznacza, że nie cały dwutlenek węgla jaki mógłby znaleźć się w atmosferze jest w niej dzisiaj” — mówi Malin. – „To z kolei oznacza, że klimat Marsa rzeczywiście wykazuje dynamikę i zmienia się w czasie„.
„Skala zmian jest znacznie większa niż ta, którą kiedykolwiek wcześniej obserwowaliśmy na Marsie, i znacznie większa od tej, którą można wytłumaczyć poprzez parowanie lodu. Wywnioskowaliśmy, że jedyną substancją, która mogła doprowadzić do tejże zmiany jest suchy lód czyli zamrożony dwutlenek węgla” – powiedział Malin. – „To znaczy, że środowisko na Marsie, które teraz obserwujemy może nie być tym samym, które było kilkaset lat temu, i może ono zmienić się w niedalekiej przyszłości„.
Malin i jego koledzy publikują wyniki swoich badań w na łamach magazynu Science.
Malin z kolegami ustalili, że od jednej czwartej do połowy stromych zboczy znajdujących się na południowej czapie polarnej cofnęło się od 1 do 3 metrów w ciągu marsjańskiego roku. Wyerodowane obszary nie zostały ponownie zapełnione w czasie zimy co jest sygnałem niestabilności klimatu planety z roku na rok lub jego zmian w dłuższym okresie czasu. W konsekwencji jeśli co roku sublimacja południowej czapy polarnej będzie postępować w tym samym tempie, to cała czapa zniknie w ciągu kilku tysięcy lat. Spowoduje to oczywiście zwiększenie gęstości atmosfery Marsa. Taka niestabilność wskazuje na to, że nawet małe zmiany temperatury lub cyklu pór roku takie jakie mogą być skutkiem zmian nachylenia osi obrotu Marsa, mogą wystarczyć do wywołania większych, gwałtownych zmian klimatu.
W tym samym czasie inna grupa naukowców publikująca wyniki swoich badań w tym samym numerze magazynu Science prześledziła tworzenie się i zanikanie lodu w cyklach pór roku na wszystkich dużych szerokościach geograficznych Marsa. David Smith, Gregory Neumann z Goddard Space Flight Center (NASA) i Maria Zuber z MIT przeanalizowali ponad 400 milionów niezwykle precyzyjnych pomiarów wysokości wykonanych przez wysokościomierz laserowy (Mars Orbiter Laser Altimeter – MOLA) znajdujący się na pokładzie sondy MGS. W rejonach polarnych naukowcy ustalili, że osadzanie się zamrożonego dwutlenku węgla na powierzchni Marsa i jego późniejsza sublimacja powodowały zmiany jej wysokości o 1,5 do 2 metrów między zimą i latem. Lokalne odstępstwa w tym względzie mogły powodować zimowe burze, zamiecie i ocieplenie nie związane z porami roku wywołane burzami pyłowymi w innych rejonach planety.
Zespół wykorzystał ponadto wyniki pomiarów wykonanych przez sondę MGS do sporządzenia niezwykle dokładnej mapy pola grawitacyjnego planety — tak dokładnej, że można było dzięki niej oszacować gęstość warstw odkładających się w czasie pór roku, które zwiększają długość promienia planety o mniej niż jedną część na milion. Okazało się, że średnia gęstość dwutlenku węgla odkładanego przez wiatr wynosi około 0,9 grama na centymetr sześcienny. To znacznie więcej niż wynosi gęstość śniegu na Ziemi i wskazuje na tworzenie się zwartych płyt suchego lodu.
