A hónap témája a Polarisban: A kőzetbolygók légköre | MCSE

A hónap témája a Polarisban: A kőzetbolygók légköre

Mi az oka annak, hogy ma egyik kőzetbolygónak sem hasonlít a légköre a Földéhez? Az okot a
csillagászok sem tudják, de tekintsük át, milyen jellegzetességeket mutat a
kőzetbolygók légköre!

A Merkúron egy kráterekkel borított síkságot látunk, amely nagyon hasonlít a Hold felszínére. Az űrszondás mérések alapján a Merkúrnak nagyon vékony légköre van. Ez főleg hidrogénből, héliumból, oxigénből, oxigénből, nátriumból, kalciumból, káliumból és vízgőzből áll. Ez utóbbit 2008-ban mutatta ki a MESSENGER űrszonda. A vízgőz valószínűleg úgy alakul ki, hogy a légkörben található hidrogén és oxigén egymással találkozik, ami vízgőzt eredményez a nagyon magas hőmérsékletek miatt.

A légkört azonban több forrás táplálhatja: a napszélből származó hidrogén, vulkanikus kigőzölgések, valamint a mikrometeorit-becsapódások okozta kicsapódó por. Ha ezek nem lennének, akkor a légkört a napszél elfújná. Ez is az oka, hogy ma már nem figyelhető meg az a sűrű légkör, ami a Naprendszer kialakulásakor a bolygónál jelen volt.

De vízgőz nem csak a hidrogén meg az oxigén ütközéséből eredhet. A MESSENGER űrszondával végzett mérésekből kiderült, hogy a bolygó pólusainál elhelyezkedő kráterekben vízjég is előfordulhat, hiszen oda soha nem süt be a Nap. A légkörben emellett nagyon sok metán található, ami semmiképpen sem biológiai eredetű, hanem geológiai.

De mi tartja meg a légkört a bolygó körül, ami miatt a napszél nem képes azt elfújni? A bolygónak mágneses tere van, amely a napszél nagy részét eltéríti, akárcsak a Föld mágneses mezeje. Részben ez, másrészt meg a bolygó tömegvonzása az, ami miatt nagyon vékony légköre van a bolygónak.

A következő bolygónak, a Vénusznak már sokkal jelentősebb légköre van, mint a Merkúrnak vagy a Földnek. A szerelem istennőjéről elnevezett égitest légköre inkább hasonlít a pokolhoz, mint egy szerelmi fészekhez. A sűrű légkör miatt optikai tartományban nem is lehet látni a bolygó felszínét. A légkör főleg szén-dioxidból és nitrogénből áll.

A Vénusz légköre szuperrotál. Ez azt jelenti, hogy hihetetlenül gyorsan, mindössze négy földi nap alatt tesz egy fordulatot a bolygó körül. A magasabb légrétegekben nagyjából 360 km/h-s szelek fújnak, míg a bolygó felszínén 10 km/h-s a legerősebb széllökés.

A csillagászok szerint a Vénusz 4 milliárd évvel ezelőtt megtévesztésig hasonlított a Földre. A fő kérdés az, hogy mi történt ezzel a bolygóval? A nagy mennyiségű szén-dioxidnak köszönhetően nagyon erős üvegházhatás van a felszínen, ami miatt 450 Celsius-fokot lehet mérni, 90-szeres földi légnyomás mellett. Ez az üvegházhatás elpárologtatta az összes vizet, ami korábban a bolygó felszínén jelen volt, ezt ma már csak a légkör felsőbb rétegeiben lehet megfigyelni.

A Vénusz felhőzete Ultraibolya fényben a Galileo űrszonda felvételén 1990-ben.

A Vénusz felhőzete ultraibolya fényben a Galileo űrszonda felvételén 1990-ben.

A légkör szerkezete is nagyon érdekes. A Vénusz légkörének 90%-a a felszíntől a számítva 25-28 km magasságig található. Összehasonlításként, a Föld légkörének 90%-a 10 km magasságig terjedő régióba esik. A földi légkörhöz hasonló körülményeket a Vénuszon 52 és 54 km-es magasságok között találhatunk. Itt a hőmérséklet már 20-30 Celsius fok, a légnyomás pedig a tengerszinten mért légnyomással egyezik meg.

A Vénusz amiatt fényes, mert a felhők a rájuk eső napfény 75%-át verik vissza. Ebben a felhőzetben nagyon sok érdekes anyag található, köztük kénsav, ami a napsugárzás hatására keletkezik szén-dioxidból, kén-dioxidból és vízből. A kénsavból keletkező kénsavesők viszont sosem érnek le a felszínre, mert a magas hőmérsékleten, ami a felszín közelében található, ezek elpárolognak. A kén-dioxidban meg egyéb kénvegyületekben található kén valószínűleg egy korai vulkanikus aktivitás miatt kerülhetett a légkörbe, melynek nyomát ma más szinte egyáltalán nem látjuk. Az is kérdés, hogy mikor szűnt meg a vulkáni aktivitás a bolygón.

Jelen tudásunk szerint nem csak a Vénusz, hanem a Mars is sokban hasonlított a Földre még a Naprendszer hajnalán. Mind a két bolygón hatalmas vízóceánok voltak, bővizű folyók folytak, melynek ma már csak a nyomát látjuk, vizet, folyékony halmazállapotban legalábbis egyik égitesten sem figyelhetünk meg.

A Mars légköre nagyon hasonlít a Vénusz légköréhez, legalábbis az összetételét tekintve. A légkör 96%-át szén-dioxid, 2%-át argon, 2%-át nitrogén alkotja, illetve egyéb nyomokban megtalálható elemek, például oxigén, szén-monoxid, víz, metán.

A Mars vékony szén-dioxid légköre egy keskeny narancssérga csíkban látszódik a műholdakról készített felvételeken.

A Mars vékony szén-dioxid légköre egy keskeny narancssárga csíkban látható ezen a Viking-felvételen.

Ez utóbbi anyag igen fontos az élet keresése szempontjából, ugyanis a metán keletkezhet biológiai úton is. 2003-ban mutatták ki a bolygó légkörében, bár nagyon kis mennyiségben, amely helyenként időszakos változásokat mutat. Azonban a metán nagyon gyorsan eltűnik a Nap UV sugárzásának hatására, ezért valaminek pótolnia kell a megfigyelt metán mennyiségét. Több elmélet is van, ami ezt próbálja megmagyarázni: geokémiai aktivitás, vulkanizmus, biológiai aktivitás. A tudósok a mai napig vitáznak azon, melyik mechanizmus felelős a metán pótlásáért, de jelenlegi tudásunk szerint egyik sem zárható ki teljesen.

Vízjégből álló felhők vándorolnak a Phoenix űrszonda felvételén.

Vízjégből álló felhők vándorolnak a Phoenix űrszonda felvételén.

A Marson vannak évszakok, de klímaváltozás is zajlik a bolygón. Erre a jelenségre 1999-ben, a Mars Global Surveyor talált bizonyítékot a bolygó déli pólusánál, ahol gödröket figyelt meg. Ez önmagában nem tűnik annyira izgalmasnak, de
2001-ben a szonda újból lefotózta ezt a területet, és azt látta, hogy a mélyedések mérete megnövekedett. Ennek oka a talajból elszublimáló szén-dioxid jég. Ez a folyamat a mai napig megfigyelhető, és a tudósok globális klímaváltozás megnyilvánulásának tulajdonítják. Az így elszublimáló szén-dioxid a légkörbe jutva, fokozza az üvegházhatást a bolygón, felgyorsítva ezzel a folyamatot.

Gödrök a Mars fagyott déli pólusvidékén a Mars Global Surveyor felvételein.

Gödrök a Mars fagyott déli pólusvidékén a Mars Global Surveyor felvételein.

Amikor a Mars napközelben van, akkor a nagyon erős napsugárzás hatására igen intenzív porviharok keletkeznek. Ez azért történhet meg, mert ilyenkor 40%-kal több napfényt kap a felszín, mint naptávolban. Ilyenkor akár globális porviharok is
kialakulhatnak a bolygón, melyek több héten keresztül is képesek fenn maradni. A globális porviharok mellett vannak lényegesen kisebb légörvények is, melyeket porördögöknek hívnak. Naptávolban a hideg légkörben a vízjég felhők formájában kicsapódhat, akár 100 km magasan is.

Bal oldalon egy tiszta marsi légkör, jobb oldalon pedig egy globáli porviharból származó porral teli légkör látható az űrből...

Bal oldalon tiszta marsi légkör, jobb oldalon pedig egy globális porviharból származó porral teli légkör látható az űrből…

...illetve a felszínről az Opportunity űrszondával készített képeken.  (Az előző kép és a fenti kép nem ugyanakkor készült!)

…illetve a felszínről az Opportunity marsjáró által készített képeken.

A marsi légkör kutatása a jövőben is folytatódni fog. 2013. november 18-án útnak indult a Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) űrszonda, amely a marsi légkört fogja vizsgálni bolygó körüli pályáról. A szonda a marsi légkör felső részét vizsgálja majd, illetve azt, hogyan hat kölcsön a napszéllel; megvizsgálja a stabil izotópok arányát a légkörben; az illó anyagok milyen szerepet játszottak a marsi légkör fejlődésében. A szonda a tervek szerint 2014. szeptember 22-én áll Mars körüli pályára.