Model ziemskiego klimatu opisuje również zmiany na Marsie

Ruch orbitalny wpływa na klimat Marsa w podobny sposób jak na klimat naszej planety. Do takiego wniosku doszła trójka uczonych, która zastosowała model zmian klimatycznych na Ziemi do wyjaśnienia warstw depozytów odłożonych w biegunowych obszarach Czerwonej Planety.

Wyniki ich badań zostały opublikowane w Nature z 26 września. Sugerują one, że teorię zmian klimatycznych na Ziemi zastosować można również dla Marsa i innych planet podobnych do naszej. "Orbitalna teoria zmian klimatycznych odniosła sukcesy w wyjaśnianiu zmian ziemskiego klimatu. Zbadaliśmy pokrywy lodowe Grenlandii i Antarktydy aby zrekonstruować zmiany jakie zachodziły w atmosferze" - powiedział autor pracy, Jack Mustard, profesor geologii w Brown University. "Oznacza to, że w podobny sposób wykorzystać możemy czapy polarne Marsa".

Dzięki badaniom udało się znaleźć "znacznie lepsze ograniczenia dotyczące czasu potrzebnego do uformowania warstw w biegunowych obszarach Marsa" - stwierdził Mustard. "Ma to bardzo duże znaczenia dla zrozumienia marsjańskiego klimatu oraz historii i cykli obiegu wody na planecie. Niewiele wiemy na temat szybkości zmian na Czerwonej Planecie, ale zdobyliśmy cenną wskazówkę".

Oprócz Mustarda autorami pracy są Jacques Laskar i Benjamin Levrard z Astronomie et Systemes Dynamiques w Paryżu.

Trio uczonych skorzystało z obliczeń dotyczšcych orbity planety, parametrów jej obrotu, dokładnych zdjęć okolic północnego bieguna oraz danych topograficznych i skorelowało odłożone warstwy lodu i pyłu ze zmianami w klimacie, szczególnie z całkowitą ilością energii słonecznej otrzymywanej przez ten region. Zastosowana technika przypomina stosowaną w badaniach Ziemi metodę opierającą się na badaniu orbity.

Zmiany w tempie odkładania lodu i pyłu widoczne są dzięki zmianom w jasności warstw odłożonych w biegunowych obszarach Marsa. Podejrzewano, że zauważone już w czasie pierwszych misji marsjańskich warstwy są związane ze zmianami klimatu spowodowanymi przez zmiany takich parametrów jak spłaszczenie orbity czy nachylenie osi obrotu. Jednak jakość starych zdjęć była niewystarczająca aby dostrzec szczegóły.

Znacznie lepsze zdjęcia przesłane przez sondę Mars Global Surveyor pozwoliły Mustardowi dojrzeć odpowiednie szczegóły i zbadać ich wygląd. "Po poprawieniu obserwacji przez uwzględnienie topografii terenu, udało nam się zmierzyć jasność warstw jako funkcję głębokości" - stwierdził uczony. "Zakładamy, że głębokość odpowiada wiekowi i dzięki temu możemy zajrzeć w przeszłość. Porównaliśmy ten wynik z ilością energii słonecznej, która dotarła do bieguna w czasie ostatnich 10 milionów lat. Zmieniała się ona wraz ze zmianami spłaszczenia orbity i nachylenia osi obrotu".

Celem naukowców było sprawdzenie czy istnieje korelacja pomiędzy ilością światła słonecznego i zapisem jasność-głębokość oraz jaki przedział czasu ona obejmuje. Jeśli taka korelacja istnieje, potwierdziłoby to hipotezę, że warstwy związane są ze zmianami klimatu powodowanymi przez zmianę orbity oraz pozwoliłoby uczonym wyznaczyć szybkość powstawania warstw.

"Udało nam się znaleźć doskonałą zgodność i pokazać, że 350-metrowy układ warstw powstał w ciągu około miliona lat" - powiedział Mustard. Dla najmłodszych, 250-metrowych, depozytów na północnym biegunie planety uczeni oszacowali średnie tempo odkładania na 0,05 centymetra na rok. "Po raz pierwszy udało się stwierdzić, że orbitalna hipoteza zmian klimatycznych ma swój zapis w osadach na Marsie".

Nachylenie orbity Ziemi zmienia się od 23 do 25 stopni. Dla porównania - na Marsie jest to przedział od 15 do 40 stopni. To wystarczająco dużo, aby wilgotne obszary Czerwonej Planety rozszerzyły się od biegunów w strefy równikowe. Wpływ nachylenia na klimat Ziemi został po raz pierwszy stwierdzony w latach siedemdziesiątych.

"Nasze badania wskazują, że Mars i Ziemia są podobnymi planetami i że porównywanie ich klimatów ma sens" - stwierdził Mustard. "Odkrycie, że planeta o tak dziwnej orbicie jak marsjańska posiada zapis zmian klimatycznych na swojej powierzchni daje nam nowe narzędzie do badania planet ziemiopodobnych".