Vysvětlení klimatu: proč je Mars chladný, přestože jeho atmosféru tvoří převážně oxid uhličitý

Vysvětlení klimatu je společným projektem časopisů The Conversation, Stuff a Novozélandského centra pro vědecká média, který odpovídá na vaše otázky týkající se změny klimatu.

Pokud máte otázku, na kterou byste chtěli znát odpověď od odborníka, pošlete ji na adresu [email protected]

Jestliže nepatrná koncentrace oxidu uhličitého dokáže udržet dostatek tepla, aby způsobila globální oteplování na Zemi, proč je Mars studený? Jeho atmosféra je z 95 % tvořena oxidem uhličitým.

Recept na teplotu povrchu planety má čtyři hlavní složky: složení atmosféry, hustotu atmosféry, obsah vody (z oceánů, řek a vlhkost vzduchu) a vzdálenost od Slunce. Existují i další složky, včetně sezónních vlivů nebo přítomnosti magnetosféry, ale ty fungují spíše jako dochucení dortu.

Pokud se podíváme na Zemi, rovnováha těchto složek činí naši planetu obyvatelnou. Změny této rovnováhy mohou mít za následek účinky, které lze pocítit v planetárním měřítku. Přesně to se děje s nárůstem skleníkových plynů v atmosféře naší planety.

Zvýšená koncentrace oxidu uhličitého, metanu, hexafluoridu síry a dalších plynů v atmosféře postupně zvyšuje teplotu povrchu naší planety a bude tak činit ještě mnoho let.

V důsledku toho začínají tát místa pokrytá ledem a častěji se objevují extrémní projevy počasí. To pro nás představuje stále větší výzvu, jak se této nové realitě přizpůsobit.

Malá koncentrace, velký účinek

Je překvapivé si uvědomit, jak málo se musí změnit koncentrace oxidu uhličitého (CO₂) a dalších skleníkových plynů, aby došlo k takové změně našeho klimatu. Od 50. let 20. století jsme zvýšili hladinu CO₂ v atmosféře o zlomek procenta, ale to již způsobuje několik změn v našem klimatu.

Je to proto, že CO₂ představuje nepatrnou část zemské atmosféry. Měří se v částech na milion (ppm), což znamená, že na každou molekulu oxidu uhličitého připadá milion dalších. Jeho koncentrace je pouhých 0,041 %, ale i malá procentuální změna představuje velkou změnu koncentrace.

Jaká byla atmosféra a klima Země v dávné minulosti, můžeme zjistit analýzou bublin dávného vzduchu zachyceného v ledu. V době ledové na Zemi se koncentrace oxidu uhličitého pohybovala kolem 200 ppm. Během teplejších meziledových dob se pohybovala kolem 280 ppm, ale od 50. let 20. století stále neúprosně stoupá. V roce 2013 překročila hladina CO₂ poprvé v zaznamenané historii 400 ppm.

Tento nárůst představuje téměř zdvojnásobení koncentrace a je zřejmé, že v receptu na teplotu zemského povrchu se má oxid uhličitý a další skleníkové plyny používat s mírou.

Úloha vody

Stejně jako mouka do koláče je i voda důležitou složkou zemského povrchu. Díky vodě se teplota pohybuje pomalu. Proto se teploty v tropických deštných pralesech příliš nemění, ale na saharské poušti je v noci chladno. Země je bohatá na vodu.

Podívejme se na naše pevné planety. Merkur je nejbližší planetou ke Slunci, ale má velmi řídkou atmosféru a není nejteplejší planetou. Venuše je velmi, velmi horká. Její atmosféra je bohatá na oxid uhličitý (přes 96 %) a je velmi hustá.

Amosféra Marsu je také bohatá na oxid uhličitý (přes 96 %), ale je extrémně řídká (1 % zemské atmosféry), velmi suchá a nachází se dále od Slunce. Tato kombinace dělá z planety neuvěřitelně chladné místo.

Díky absenci vody se teplota na Marsu velmi mění. Vozítka pro výzkum Marsu (Spirit v kráteru Gusev a Opportunity v Meridiani Planun) zažila teploty od několika stupňů Celsia nad nulou až po minus 80 ℃ v noci: každý jednotlivý marťanský den, tzv. sol.

Terraforming neboli oprava terénu

Jednou ze zajímavých výzev, kterým čelíme při konstrukci vesmírného užitečného zatížení, jako to děláme na Griffithově univerzitě, je konstrukce přístrojů, které vydrží tak široký rozsah teplot.

Mám rád rozhovory o terraformingu. To je myšlenka, že bychom mohli přiletět na planetu s nedýchatelnou atmosférou a napravit ji pomocí nějakého stroje, který by filtroval odporné plyny a uvolňoval ty dobré, které potřebujeme k přežití, ve správném množství. Toto téma se opakuje v mnoha vědeckofantastických filmech, včetně Vetřelců, Total Recall a Rudé planety.

Doufám, že se nám podaří opravit vlastní atmosféru na Zemi a snížit horečku naší planety.