Ο Άρης έχει μόνιμα καλύμματα πάγου και στους δύο πόλους που αποτελούνται κυρίως από στερεό διοξείδιο του άνθρακα, και μυστηριωδώς, ένα μεγάλο μέρος του βόρειου καλύμματος εξαφανίζεται νωρίς στη βόρεια άνοιξη του Άρη που ακολουθείται αργότερα από την ξαφνική επανεμφάνισή του. Οι επιστήμονες μπορεί να έχουν λύσει αυτό το μυστήριο, λέγοντας ότι οι ισχυροί άνεμοι και ο ενεργός κύκλος του νερού του Άρη μπορεί να παίζουν ρόλο στο «έλα και πήγαινε» πολικό καπάκι.
Νωρίτερα φέτος, μια άλλη ομάδα επιστημόνων από το Το Πανεπιστήμιο του Τέξας διαπίστωσε ότι οι λεγόμενοι καταβατικοί άνεμοι — ένας άνεμος που μεταφέρει αέρα υψηλής πυκνότητας από υψηλότερο υψόμετρο κάτω από μια πλαγιά υπό τη δύναμη της βαρύτητας – ήταν υπεύθυνοι για το σχηματισμό γιγάντιων στροβιλισμών ή γούρνων στο βόρειο πολικό καπάκι, καθώς και για ένα τεράστιο χάσμα που είναι επίσης ορατό. Αυτοί οι άνεμοι μπορεί επίσης να διαδραματίσουν ρόλο στην αναγέννηση του καλύμματος πάγου.
Οι εποχικές εναποθέσεις πάγου παίζουν σημαντικό ρόλο στον κύκλο του νερού του πλανήτη. Κάθε Αρειανό έτος, εναλλακτικά κατά τη διάρκεια του βόρειου και νότιου χειμώνα, ένα σημαντικό μέρος της ατμόσφαιρας συμπυκνώνεται στην επιφάνεια με τη μορφή παγετού και χιονιού. Αυτές οι εποχιακές αποθέσεις πάγου, που μπορεί να έχουν πάχος έως και ένα μέτρο, αποτελούνται κυρίως από διοξείδιο του άνθρακα με μικρές ποσότητες νερού και σκόνης. Κατά τη διάρκεια της άνοιξης, οι αποθέσεις εξαχνώνονται και γίνονται μια σημαντική πηγή υδρατμών, ιδιαίτερα στο βόρειο ημισφαίριο του πλανήτη.
Ξαφνική επανεμφάνιση της υπογραφής του πάγου του διοξειδίου του άνθρακα μεταξύ «ηλιακών γεωγραφικών μήκων» 59,2 μοιρών και 60,2 μοιρών (που αντιστοιχεί σε χρονική πάροδο περίπου δύο Αρειανών ημερών) στη δομή των σπειροειδών κοιλοτήτων του βόρειου πολικού καπακιού. Πίστωση: ESA
Ο Δρ. Bernard Schmitt και ο κ. Thomas Appéré ανέλυσαν δεδομένα που ελήφθησαν με το όργανο OMEGA στο Mars Express της ESA, εξερευνώντας δύο περιοχές του βόρειου Άρη. Πριν από την αποστολή Mars Express, οι επιστήμονες παρακολούθησαν την εξέλιξη των εποχιακών αποθέσεων κοιτάζοντας το άλμπεντο (ανακλαστικότητα) και τις αλλαγές θερμοκρασίας της επιφάνειας, καθώς οι εναποθέσεις πάγου φαίνονται πολύ πιο φωτεινές και πιο κρύες από τα γύρω αποψυγμένα εδάφη.
Η πρώτη περιοχή του Άρη που παρατήρησαν οι επιστήμονες βρίσκεται στο Gemina Lingula, ένα βόρειο οροπέδιο, όπου παρατηρήθηκε μια περίεργη εξέλιξη των εναποθέσεων πάγου διοξειδίου του άνθρακα.
«Κατά τη διάρκεια της άνοιξης η υπογραφή του πάγου εξαφανίστηκε από τα δεδομένα μας, αλλά η θερμοκρασία της επιφάνειας ήταν ακόμα αρκετά κρύα για να διατηρήσει άφθονο πάγο CO2», είπε ο Schmitt. «Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι επικαλύφθηκε ένα παχύ στρώμα από κάτι άλλο, είτε σκόνη είτε πάγο νερού. Αν ήταν σκόνη τότε θα έκρυβε και πάγο νερού και η επιφάνεια του πλανήτη θα γινόταν πιο σκοτεινή. Τίποτα από αυτά δεν συνέβη, οπότε καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι ένα στρώμα πάγου νερού έκρυβε τον πάγο CO2. Έπρεπε να περιμένουμε μέχρι να ζεσταθεί αρκετά ο καιρός στον Άρη για να εξατμιστεί και το νερό και μετά οι υπογραφές του διοξειδίου του άνθρακα επανεμφανίστηκαν στα δεδομένα μας».
Λίγο μετά την ανοιξιάτικη ανατολή, η ηλιακή ακτινοβολία που χτυπά την επιφάνεια του Άρη θερμαίνει αρκετά τον πάγο CO2 που βρίσκεται στο ανώτερο στρώμα ώστε να εξατμιστεί. Αλλά ο πάγος του νερού χρειάζεται υψηλότερες θερμοκρασίες για να εξαχνωθεί, έτσι σταδιακά σχηματίζεται ένα λεπτόκοκκο στρώμα πάγου νερού που κρύβει τον πάγο του διοξειδίου του άνθρακα που βρίσκεται ακόμα κάτω από αυτόν.
«Ένα στρώμα πάχους μόνο 2 δέκατων του χιλιοστού είναι αρκετό για να κρύψει εντελώς τον πάγο CO2. Επίσης, λίγο νερό που έχει εξατμιστεί σε χαμηλότερα, θερμότερα, γεωγραφικά πλάτη του Άρη συμπυκνώνεται καθώς κινείται προς τα βόρεια και μπορεί να παγιδευτεί στο κρύο πάνω από τον πάγο CO2», είπε ο Appéré.
Η δεύτερη περιοχή που αναλύθηκε από την ομάδα βρίσκεται στη δομή των σπειροειδών κοιλοτήτων του βόρειου μόνιμου καπακιού. Μια παρόμοια κατάσταση παρατηρήθηκε αλλά ο πάγος του διοξειδίου του άνθρακα επανεμφανίστηκε πολύ γρήγορα εδώ μετά την αρχική του εξαφάνιση.
«Αυτό το κρυφτό παιχνίδι δεν μας είχε πολύ νόημα. Δεν ήταν αρκετά κρύο για να συμπυκνωθεί ξανά ο πάγος CO2, ούτε αρκετά ζεστός για να εξαχνωθεί ο πάγος του νερού», είπε ο Schmitt.
(α) Προσομοίωση καταβατικών (καθοδικών) ανέμων. Μπάρα χρώματος: Ταχύτητα τριβής από 0,1 έως 0,6 m/s. (β) Εντοπισμός περιοχών όπου παρατηρούνται πρώιμες εξαφανίσεις (μπλε) και ξαφνικές επανεμφανίσεις (πορτοκαλί) της υπογραφής του πάγου του διοξειδίου του άνθρακα. Πίστωση: ESA
«Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι με κάποιο τρόπο αφαιρέθηκε το στρώμα του πάγου του νερού», είπε ο Appéré. 'Η τοπογραφία του βόρειου μόνιμου αρειανού καπακιού είναι κατάλληλη για να συνεπάγεται το σχηματισμό ισχυρών καταβατικών ανέμων.'
Ένας άλλος επιστήμονας, ο Δρ. Aymeric Spiga, χρησιμοποίησε ένα μοντέλο για να προσομοιώσει αυτούς τους ανέμους και πράγματι επιβεβαίωσε την ξαφνική επανεμφάνιση πάγου CO2 όπου φυσούν ισχυροί καταβατικοί άνεμοι.
Αυτό είναι μόνο το πρώτο βήμα για να καταλάβουμε πώς ακριβώς το πολικό καπάκι εξαφανίζεται και επανεμφανίζεται στον Άρη.
«Για να αποκρυπτογραφήσουμε τους σημερινούς και τους προηγούμενους κύκλους του νερού στον Άρη και να βελτιώσουμε τα καιρικά μας μοντέλα στον πλανήτη, χρειάζεται να κατανοήσουμε καλά τη δυναμική των εποχιακών εναποθέσεων πάγου, πώς αλλάζουν στο χώρο και στο χρόνο», είπε ο Schmitt. «Είμαστε βέβαιοι ότι τα αποτελέσματά μας θα συμβάλουν σημαντικά προς αυτή την κατεύθυνση».