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 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 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.

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.

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

…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.