Klimaet forklaret: hvorfor Mars er kold på trods af en atmosfære af mest kuldioxid

Klimaet forklaret er et samarbejde mellem The Conversation, Stuff og New Zealand Science Media Centre om at besvare dine spørgsmål om klimaændringer.

Hvis du har et spørgsmål, du gerne vil have en ekspert til at besvare, så send det til [email protected]

Hvis bittesmå koncentrationer af kuldioxid kan rumme nok varme til at skabe en global opvarmningseffekt på Jorden, hvorfor er Mars så kold? Dens atmosfære består af 95 % kuldioxid.

Opskriften på temperaturen på en planets overflade har fire vigtige ingredienser: atmosfærens sammensætning, atmosfærens tæthed, vandindholdet (fra oceaner, floder og luftfugtighed) og afstanden fra solen. Der er andre ingredienser, herunder sæsonbestemte virkninger eller tilstedeværelsen af en magnetosfære, men de fungerer mere som smagstilsætning til en kage.

Når vi ser på Jorden, er det balancen mellem disse ingredienser, der gør vores planet beboelig. Ændringer i denne balance kan resultere i virkninger, der kan mærkes på planetarisk skala. Det er præcis det, der sker med stigningen af drivhusgasser i atmosfæren på vores planet.

De øgede koncentrationer af kuldioxid, metan, svovlhexafluorid og andre gasser i atmosfæren har gradvist øget temperaturen på vores planets overflade og vil fortsætte med at gøre det i mange år fremover.

Som følge heraf begynder steder dækket af is at smelte, og ekstreme vejrbegivenheder bliver hyppigere. Dette udgør en voksende udfordring for os at tilpasse os til denne nye virkelighed.

Lille koncentration, stor effekt

Det er overraskende at indse, hvor lidt koncentrationen af kuldioxid (CO₂) og andre drivhusgasser skal ændres for at forårsage et sådant skift i vores klima. Siden 1950’erne har vi øget CO₂-niveauet i atmosfæren med en brøkdel af en procent, men dette forårsager allerede flere ændringer i vores klima.

Det skyldes, at CO₂ udgør en meget lille del af Jordens atmosfære. Det måles i dele pr. million (ppm), hvilket betyder, at der for hvert kuldioxidmolekyle er en million andre molekyler. Dens koncentration er kun 0,041 %, men selv en lille procentvis ændring repræsenterer en stor ændring i koncentrationen.

Vi kan fortælle, hvordan Jordens atmosfære og klima var i en fjern fortid ved at analysere bobler af gammel luft, der er fanget i is. Under Jordens istider var koncentrationen af kuldioxid omkring 200 ppm. I de varmere mellemistider svævede den omkring 280 ppm, men siden 1950’erne er den fortsat med at stige uophørligt. I 2013 oversteg CO₂-niveauet 400 ppm for første gang i den registrerede historie.

Denne stigning svarer til næsten en fordobling af koncentrationen, og det er klart, at i opskriften på Jordens overfladetemperatur skal kuldioxid og andre drivhusgasser bruges med måde.

Vandets rolle

Som mel til en kage er vand en vigtig ingrediens i Jordens overflade. Vand får temperaturen til at bevæge sig langsomt. Det er derfor, at temperaturen i tropiske regnskove ikke ændrer sig meget, men at Sahara-ørkenen er kold om natten. Jorden er rig på vand.

Lad os se på vores faste planeter. Merkur er den planet, der er tættest på Solen, men den har en meget tynd atmosfære og er ikke den varmeste planet. Venus er meget, meget varm. Dens atmosfære er rig på kuldioxid (over 96 %), og den er meget tæt.

Atmosfæren på Mars er også rig på kuldioxid (over 96 %), men den er ekstremt tynd (1 % af Jordens atmosfære), meget tør og ligger længere væk fra Solen. Denne kombination gør planeten til et utroligt koldt sted.

Fraværet af vand gør, at temperaturen på Mars ændrer sig meget. Marsudforskningsroverne (Spirit ved Gusev-krateret og Opportunity ved Meridiani Planun) oplevede temperaturer, der varierede fra et par grader Celsius over nul til minus 80℃ om natten: hver eneste Mars-dag, kendt som sol.

Terraforming eller terrafiksering

En af de interessante udfordringer, vi står over for, når vi bygger nyttelast i rummet, som vi gør på Griffith University, er at bygge instrumenter, der kan tåle et så bredt temperaturområde.

Jeg elsker samtaler om terraforming. Det er tanken om, at vi kunne flyve til en planet med en atmosfære, der ikke kan indåndes, og ordne den ved hjælp af en slags maskine, der filtrerer grimme gasser og frigiver de gode gasser, som vi har brug for for at overleve, i den rigtige mængde. Det er et tilbagevendende tema i mange science fiction-film, bl.a. Aliens, Total Recall og Red Planet.

Jeg håber, at vi kan reparere vores egen atmosfære på Jorden og reducere vores planets feber.