اندازه‌گیری اتلاف یون کربن از جو مریخ
یک شبیه‌سازی رایانه‌ای نشان می‌دهد که یون‌ها به دلیل برهمکنش با باد خورشیدی از جو مریخ فرار می‌کنند. اعتبار: استودیوی تجسم علمی ناسا
در دهه‌های اخیر، دانشمندان سیاره‌شناسی شواهد فراوانی به دست آورده‌اند که نشان می‌دهد مریخ محل اتمسفر نسبتاً غلیظی بوده و در حدود 4 بیلیون سال پیش، میزبان آب مایع روی سطح خود بوده است. از آن زمان، تغییرات آب و هوایی قابل توجهی رخ داد که منجر به از دست رفتن بیشتر جو سیاره و تمام آب های سطحی آن شد.
آنچه امروزه از جو باقی مانده، پوشش نازکی است که عمدتاً از دی اکسید کربن تشکیل شده است. بدون یک میدان مغناطیسی سیاره ای محافظ، این نیز توسط باد خورشیدی از بین می‌رود. فضاپیمای ماون از زمان ورودش در سال 2014، فرار فراوانترین یونهای جو، یعنی یونهای اکسیژن اتمی و مولکولی را ردیابی کرده است.
در یک مطالعه جدید، پیچکت و همکاران تلاش برای گسترش این مشاهدات کربن، دومین عنصر فراوان در جو را بررسی می‌کنند. یک عامل پیچیده در مشاهده اتلاف یون کربن (C) جو این است که کربن از نظر جرم شبیه به گونه غالب، اکسیژن (O) است. برای این کار، نویسندگان از 40 مدار از داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط ابزار ترکیب یون حرارتی و فوق‌گرم ماون (STATIC) استفاده می‌کنند که بار، جرم و سرعت یونهای ورودی را ثبت می‌کند.
به دلیل عدم قطعیتهای ابزاری، STATIC اثرات ذرات را با محدوده کوچکی از جرمها ثبت می‌کند. توزیع بر روی جرم واقعی یک یون معین متمرکز است. از آنجایی که C+ و O+ دارای جرمهای مشابهی هستند، این توزیعها همپوشانی دارند. بنابراین، مشارکت یونهای اکسیژن باید مدل‌سازی شده و قبل از تعیین جمعیت C+ حذف شود. نویسندگان یک فرآیند چند مرحله ای را برای انجام این کار توسعه داده و توصیف می کنند.
محققان روش خود را بر روی داده‌های جمع آوری شده توسط STATIC در آوریل 2018 به عنوان ارزیابی اولیه این تکنیک و اولین تقریب نرخ فرار C+ اعمال کردند. آنها تخمین می‌زنند که C+ با شار 104 تا 105 بر سانتی متر مربع در ثانیه از مریخ دور می‌شود. این یافته به طور کلی با برآوردهای مدل قبلی از اتلاف کربن از جو مطابقت دارد و 1-2 مرتبه قدر کمتر از نرخ تلفات مشاهده شده برای یونهای اکسیژن است.
در مجموع، STATIC شارهای C+ قابل تشخیص را در حدود یک چهارم تمام مشاهدات در طول دوره مطالعه پیدا کرد. این نشان دهنده دشواری مداوم تفکیک دو جزء فراوان جو مریخ است. درک داستان‌های مرتبط و در عین حال مجزا از کربن و اکسیژن در جو کنونی یک کار آینده با پیامدهایی برای تاریخچه آب و هوای سیاره سرخ خواهد بود.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Measuring carbon ion loss from the Martian atmosphere
by Morgan Rehnberg, American Geophysical Union FEBRUARY 8, 2022
https://phys.org/news/2022-02-carbon-ion-loss-martian-atmosphere.html