Povestea fascinantă despre Marte care explică de ce planeta e roșie

Când privim planeta noastră Pământ din spațiu, vedem o multitudine de culori diverse. Cerul în sine este albastru, deoarece atmosfera împrăștie în mod preferențial lumina albastră cu o lungime de undă mai scurtă în toate direcțiile, oferind atmosferei noastre culoarea caracteristică.

Oceanele în sine sunt albastre, deoarece moleculele de apă absorb mai bine lumina roșie cu lungime de undă mai mare decât lumina albastră. Între timp, continentele par maronii sau verzi, din cauza vegetației (sau lipsa acesteia) care crește acolo, în timp ce gheața și norii par întotdeauna albe.

Dar pe Marte domină o singură culoare: roșu. Pământul este roșu, câmpiile sunt roșii, zonele înalte sunt roșii, albiile râului uscate sunt roșii, dunele de nisip sunt roșii. Totul este roșu. Atmosfera în sine este, de asemenea, roșie în fiecare loc care s-a putut măsura până acum. Singurele excepții par a fi gheața și norii, care sunt albe, deși cu o nuanță roșiatică. Cu toate acestea, în mod surprinzător, „roșeața” lui Marte este incredibil de superficială. Dacă ai săpat puțin sub suprafață, culoarea roșie dispare. Iată povestea științifică din spatele a ceea ce face Planeta Roșie atât de roșie.

Din spațiu, nu se poate nega aspectul roșu al planetei Marte. „Mangala”, cuvântul sanscrit pentru Marte, este “roșu”. „Har decher”, numele său antic în egipteană, înseamnă literalmente „unul roșu”. Și pe măsură ce am progresat în era spațială, fotografiile care disting suprafața de atmosferă arată în mod clar că aerul de deasupra lui Marte are o culoare intrinsec roșie.

De ce este Planeta Roșie… roșie

Atmosfera de pe Marte este doar 0,7% la fel de groasă ca cea a Pământului, făcând împrăștierea moleculelor de gaz din atmosfera lui Marte să aibă un efect neglijabil. În schimb, particulele de praf din atmosfera marțiană domină în (probabil) două moduri: absorbția mai mare la lungimi de undă optice scurte (400-600 nm) decât la lungimi de undă mai lungi (600+ nm) și că particulele mai mari de praf (3 microni) împrăștie lumina cu lungime de undă mai mare mai eficient decât particulele de gaz atmosferic.

Dacă privești detaliat praful atmosferic, proprietățile sale spectrale – sau „cum afectează lumina” – putem vedea că praful este foarte asemănător cu regiunile de pe Marte care: au o reflexie ridicată, reprezintă depozite de sol strălucitoare și sunt bogate în fier: adică conțin cantități mari de oxizi ferici.

Când privim în detaliu praful, în special cu instrumentul OMEGA din misiunea Mars Express a ESA, descoperim că cel mai comun tip de praf provine de la hematitul roșu nanocristalin. Particulele care alcătuiesc acest hematit sunt mici: între 3 și 45 microni în diametru. Aceasta este dimensiunea și compoziția potrivită, astfel încât vânturile rapide ale planetei Marte, care suflă de obicei la viteze de aproape 100 km/h, mătură încontinuu cantități mari de praf în atmosferă, unde rămâne destul de bine amestecat, chiar și atunci când nu există furtuni de nisip.

Cu toate acestea, când privim suprafața marțiană, povestea devine mult mai interesantă. De când am început să examinăm în detaliu suprafața marțiană – mai întâi din misiunile care orbitează și, mai târziu, de pe roveruri – am observat că trăsăturile suprafeței se vor schimba în timp.

Marte este acoperită de un strat de praf de numai câțiva milimetri grosime

În special, am observat că există zone mai întunecate și zone mai luminoase și că zonele întunecate ar evolua într-un anumit model: ar începe întunericul, ar fi acoperite de praf pe care îl bănuim că provine din zonele mai luminoase și apoi vor reveni la întuneric.

Pentru o lungă perioadă de timp, nu am știut de ce, până când am început să observăm că toate zonele întunecate care se schimbă au câteva lucruri în comun, în special în comparație cu zonele întunecate care nu s-au schimbat. În special, zonele întunecate care s-au schimbat în timp au avut cote relativ mai mici și pante mai mici și au fost înconjurate de zone mai luminoase. Spre deosebire de acestea, zonele întunecate la înălțime mai mare, mai înclinate și foarte mari nu s-au schimbat în acest fel în timp.

Oamenii de știință, dintre care Carl Sagan, au clarificat acest aspect: Marte este acoperită cu un strat din acest praf subțire și nisipos condus de vânturi pe toată suprafața marțiană. Acest nisip este suflat dintr-o zonă în alta, dar cel mai ușor este ca praful să: parcurgă distanțe scurte și să călătorească fie de la cote mai mari la cote mai mici, fie la cote comparabile, mai degrabă decât până la cote mult mai mari.

Cu alte cuvinte, praful roșu care domină paleta de culori de pe Marte este doar la suprafață. Marte este acoperită de un strat de praf de numai câțiva milimetri grosime. Chiar și în regiunea în care praful este cel mai gros – marele platou cunoscut sub numele de regiunea Tharsis, alcătuit din trei vulcani foarte mari, se estimează că este de doar doi metri.

Planeta Marte nu este roșie și în scoarța sa

Având în vedere că atmosfera conține cantități semnificative atât de dioxid de carbon, cât și de apă, există o sursă de oxigen care oxidează orice material bogat în fier care ajunge la suprafață, intrând în contact cu atmosfera.

Ca rezultat, când ne uităm la o hartă a oxidului feric al lui Marte – realizată de instrumentul OMEGA de la bordul Mars Express al ESA – constatăm că oxizii ferici sunt peste tot, dar abundențele sunt cele mai mari din nordul și mijlocul latitudini și cele mai mici din latitudinile sudice.

Pe de altă parte, topografia lui Marte arată că înălțimea planetei roșii variază într-un mod interesant de-a lungul suprafeței sale și într-un mod care este doar parțial corelat cu abundența oxizilor ferici. Emisfera sudică, în principal, se află la o înălțime mult mai mare decât câmpiile joase din nord. Cele mai mari înălțimi apar în regiunea Tharsis bogată în oxid feric, dar în zonele joase de la est, abundența oxizilor ferici scade.

Ceea ce trebuie să îți dai seama este că forma roșie de hematită a oxidului feric, care este posibil vinovatul pentru „roșeața” lui Marte, nu este singura formă de oxid feric. Există, de asemenea, magnetit, care este de culoare neagră, în loc de roșu. Deși topografia globală a lui Marte pare să joace un rol în abundența oxidului feric, în mod clar nu este singurul factor și s-ar putea să nu fie chiar factorul principal în determinarea culorii lui Marte.

Astfel, ceea ce cred cercetătorii că se întâmplă este că există un set de praf luminos, distribuit pe toată suprafața planetei, care este prins în atmosferă și rămâne acolo. Acest praf este practic suspendat în atmosfera subțire marțiană și, deși evenimentele precum furtunile de praf pot crește concentrația, nu scade niciodată la o valoare neglijabil de mică.

Marte este roșie din cauza hematitei

Atmosfera de pe planeta Marte este întotdeauna bogată cu acest praf. Deci praful oferă culoarea atmosferei, dar trăsăturile de culoare ale suprafeței lui Marte nu sunt deloc uniforme.

„Decantarea prafului atmosferic” este doar un factor în determinarea culorii suprafeței diferitelor regiuni de pe Marte. Acesta este un lucru pe care l-am învățat foarte bine de la roveruri: planeta Marte nu are deloc o culoare roșie uniformă. De fapt, suprafața în sine este mai degrabă o nuanță portocalie în general și diferite obiecte stâncoase și depozite la suprafață par să aibă o varietate de culori: maro, auriu, cafeniu și chiar verzui sau galben, în funcție de ce minerale alcătuiesc acele depozite.

O întrebare care este încă în curs de investigare este mecanismul exact prin care se formează aceste particule roșii de hematit. Deși există multe idei care implică oxigen molecular, acesta se găsește doar în cantități mici, urme din fotodisocierea apei. Sunt posibile reacții care implică apă sau temperaturi ridicate, dar acestea sunt defavorizate termodinamic.

Cele două posibilități preferate sunt reacțiile care implică peroxidul de hidrogen, care apare în mod natural pe Marte în cantități reduse, dar este un oxidant foarte puternic. Faptul că vedem cantități mari din acest element, dar nu există minerale de fier hidratat, ar putea fi o indicație a acestei căi.

Deci, una peste alta, planeta Marte este roșie din cauza hematitei, care este o formă roșie de oxid feric. Deși oxizii ferici se găsesc în multe locuri, numai hematitul este în mare parte responsabil pentru culoarea roșie, iar particulele mici de praf care sunt suspendate în atmosferă și care acoperă câțiva milimetri până la metri ai suprafeței lui Marte sunt în întregime responsabile pentru culoare roșie pe care o vedem.