Az éghajlat megmagyarázva: miért hideg a Mars a főként szén-dioxidból álló légkör ellenére

A The Conversation, a Stuff és az Új-Zélandi Tudományos Médiaközpont együttműködésével létrejött Climate Explained az éghajlatváltozással kapcsolatos kérdésekre keresi a választ.

Ha olyan kérdésed van, amire szeretnéd, hogy egy szakértő válaszoljon, küldd el a [email protected]

Ha a szén-dioxid apró koncentrációi elegendő hőt képesek tárolni ahhoz, hogy a Földön globális felmelegedést okozzanak, miért hideg a Mars? A légköre 95%-ban szén-dioxidból áll.

A bolygó felszínének hőmérsékletét meghatározó recept négy fő összetevőből áll: a légkör összetétele, a légkör sűrűsége, a víztartalom (óceánokból, folyókból és a levegő páratartalmából) és a Naptól való távolság. Vannak más összetevők is, például az évszakos hatások vagy a magnetoszféra jelenléte, de ezek inkább úgy működnek, mintha egy süteményt ízesítenének.

Ha a Földet nézzük, ezeknek az összetevőknek az egyensúlya teszi lakhatóvá a bolygónkat. Ennek az egyensúlynak a megváltozása olyan hatásokat eredményezhet, amelyek bolygóméretekben is érezhetőek. Pontosan ez történik az üvegházhatású gázok növekedésével bolygónk légkörében.

A szén-dioxid, a metán, a kén-hexafluorid és más gázok megnövekedett koncentrációja a légkörben fokozatosan emeli bolygónk felszínének hőmérsékletét, és ez még hosszú évekig így fog folytatódni.

Ennek következtében a jéggel borított helyek olvadni kezdenek, és gyakoribbá válnak a szélsőséges időjárási események. Ez egyre nagyobb kihívást jelent számunkra, hogy alkalmazkodjunk ehhez az új valósághoz.

Kis koncentráció, nagy hatás

Meglepő, hogy milyen kis mértékben kell megváltoznia a szén-dioxid (CO₂) és más üvegházhatású gázok koncentrációjának ahhoz, hogy éghajlatunk ilyen mértékű változását okozza. Az 1950-es évek óta a légkör CO₂-szintjét a százalék töredékével emeltük, de ez már számos változást okoz az éghajlatunkban.

Ez azért van, mert a CO₂ a Föld légkörének egy parányi részét teszi ki. Milliomodrészben (ppm) mérik, ami azt jelenti, hogy minden egyes szén-dioxid-molekulára egymillió másik jut. Koncentrációja mindössze 0,041%, de még egy kis százalékos változás is nagy változást jelent a koncentrációban.

A jégbe zárt ősi levegőbuborékok elemzésével meg tudjuk mondani, milyen volt a Föld légköre és éghajlata a távoli múltban. A Föld jégkorszakai alatt a szén-dioxid koncentrációja 200 ppm körül volt. A melegebb jégközi időszakokban 280 ppm körül mozgott, de az 1950-es évek óta folyamatosan emelkedik. 2013-ra a CO₂-szint a feljegyzett történelem során először haladta meg a 400 ppm-et.

Ez az emelkedés a koncentráció közel kétszeresét jelenti, és egyértelmű, hogy a Föld felszíni hőmérsékletére vonatkozó receptben a szén-dioxidot és más üvegházhatású gázokat mértékkel kell használni.

A víz szerepe

Mint a liszt a süteményhez, úgy a víz is fontos összetevője a Föld felszínének. A víz lassan mozgatja a hőmérsékletet. Ezért van az, hogy a trópusi esőerdőkben a hőmérséklet nem sokat változik, de a Szahara sivatagban éjszaka hideg van. A Föld gazdag vízben.

Nézzük meg szilárd bolygóinkat. A Merkúr a Naphoz legközelebbi bolygó, de nagyon vékony légköre van, és nem a legmelegebb bolygó. A Vénusz nagyon-nagyon forró. Légköre szén-dioxidban gazdag (több mint 96%) és nagyon sűrű.

A Mars légköre szintén gazdag szén-dioxidban (több mint 96%), de rendkívül vékony (a földi légkör 1%-a), nagyon száraz és távolabb helyezkedik el a Naptól. Ez a kombináció teszi a bolygót hihetetlenül hideg hellyé.

A víz hiánya miatt a Mars hőmérséklete nagyon változó. A Mars-kutató roverek (a Spirit a Gusev-kráternél és az Opportunity a Meridiani Planunál) néhány Celsius-fokkal nulla fok fölött és mínusz 80 ℃ közötti éjszakai hőmérsékletet tapasztaltak: minden egyes marsi napon, az úgynevezett sol.

Terraformálás vagy terrafixálás

Az egyik érdekes kihívás, amivel az űrbeli hasznos terhek építése során szembesülünk, mint ahogyan a Griffith Egyetemen is tesszük, hogy olyan műszereket építsünk, amelyek kibírják ezt a széles hőmérsékleti tartományt.

A terraformálásról szeretem a beszélgetéseket. Ez az az elképzelés, hogy elrepülhetnénk egy olyan bolygóra, amelynek légköre nem lélegezhető, és megjavíthatnánk valamilyen gépezet segítségével, amely kiszűri a kellemetlen gázokat, és megfelelő mennyiségben kibocsátja a jó gázokat, amelyekre szükségünk van a túléléshez. Ez egy visszatérő téma számos sci-fi filmben, beleértve az Aliens-t, a Total Recall-t és a Red Planet-t.

Remélem, hogy meg tudjuk javítani a saját légkörünket a Földön és csökkenteni a bolygónk lázát.