الفلك

لماذا المريخ بارد؟

لماذا المريخ بارد؟

تتراوح درجات حرارة سطح المريخ بين -87 درجة مئوية و 5 درجات مئوية ، وهي أبرد بكثير من درجة حرارة سطح الأرض. إذا كان المريخ يحتوي على 95٪ من ثاني أكسيد الكربون ، وهو من غازات الاحتباس الحراري ، فلماذا يكون سطح المريخ شديد البرودة؟ ألا يجب أن يحبس الحرارة ويجعلها ساخنة؟


أولاً ، يبلغ متوسط ​​المسافة بين المريخ والشمس 1.524 وحدة فلكية ، لذلك وفقًا لقانون التربيع العكسي ، تبلغ الطاقة التي يحصل عليها من الشمس حوالي 40٪ مما تحصل عليه الأرض.

لكن السبب الرئيسي لبرودة المريخ هو أن غلافه الجوي رقيق جدًا مقارنة بجو الأرض (وكذلك جاف جدًا ، انظر أدناه). من ويكيبيديا جو المريخ:

الغلاف الجوي للمريخ أرق بكثير من الغلاف الجوي للأرض. يبلغ ضغط السطح حوالي 610 باسكال (0.088 رطل / بوصة مربعة) وهو أقل من 1٪ من قيمة الأرض.

بالمقارنة ، متوسط ​​ضغط السطح على الأرض هو 101300 باسكال. لذا فإن الغلاف الجوي للمريخ هو بالكاد أكثر من فراغ مقارنة بغلاف الأرض.

لذلك على الرغم من أن الغلاف الجوي للمريخ يحتوي على أكثر من 95٪ من ثاني أكسيد الكربون ، إلا أنه ببساطة لا يوجد ما يكفي منه لاحتجاز الكثير من الحرارة.

على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون من غازات الدفيئة ، الغازات الدفيئة السائدة على الأرض هي في الواقع بخار الماء. ومع ذلك ، عادة ما يتم تدوير الماء داخل وخارج الغلاف الجوي بسرعة كبيرة استجابة لتغيرات درجة الحرارة والضغط. يمثل ثاني أكسيد الكربون مشكلة لأنه يبقى في الغلاف الجوي لفترة طويلة ، ويؤدي وجوده إلى تحويل درجة حرارة التوازن إلى أعلى من درجة حرارة دورة الماء العادي.


المريخ يفعل تأثير الاحتباس الحراري ، فقط أضعف إلى حد ما من تأثير الأرض.


الغلاف الجوي للمريخ خفيف للغاية ، مع ضغط سطحي بنسبة 0.6٪ فقط من الغلاف الجوي للأرض. لذلك حتى لو كان 95٪ منه عبارة عن ثاني أكسيد الكربون2، ذلك ليس بالكثير. ومع ذلك ، فإنه هو في الواقع وفرة مطلقة أعلى من ثاني أكسيد الكربون2 من الجزيئات الموجودة على الأرض ، والتي تحتوي فقط على ثاني أكسيد الكربون2 وفرة 0.04٪ (بالحجم ؛ على سبيل المثال NOAA ، تقابل حوالي 0.06٪ من الكتلة).

يعتمد الحساب الدقيق على كيفية تناقص كثافة الغلاف الجوي مع الارتفاع ("مقياس الارتفاع") ، ولكن لحساب ترتيب الحجم ، يمكننا استخدام إجمالي كتل الغلاف الجوي $ M_ mathrm {atm، Earth} = 5.15 times10 ^ {18} ، mathrm {kg} $ (ترينبيرث وسميث 2004) ، و $ M_ mathrm {atm، Mars} = 2.5 times10 ^ {16} ، mathrm {kg} $ (ناسا). المبلغ الإجمالي لثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي للمريخ ، مقارنةً بالأرض $$ frac {M_ mathrm {CO_2، Mars}} {M_ mathrm {CO_2، Earth}} = frac {95 ٪ times M_ mathrm {atm، Mars}} {0.06 ٪ times M_ mathrm {atm، Earth}} simeq 7.9، $$ أي ما يقرب من ترتيب من حيث الحجم أعلى. حقيقة أن المريخ أصغر من الأرض تعني أن هذا الرقم ربما يكون أكبر إلى حد ما.

يتم امتصاص ما يقرب من 10-20٪ من الإشعاع المنبعث من سطح المريخ في الغلاف الجوي (Haberle 2015). تتمثل إحدى طرق قياس تأثير الاحتباس الحراري في الفرق بين درجة الحرارة الفعالة ومتوسط ​​درجة حرارة انبعاث سطح الكوكب. بالنسبة للأرض ، يكون الفرق 33 كلفن ، بينما بالنسبة للمريخ هو أقل بكثير من 5 كلفن (ولكن يجب أن يكون أعلى بكثير في الماضي من أجل وجود الماء السائل).

فلماذا التأثير أكبر بكثير على الأرض؟ حسنًا ، كو2 ليس العامل الوحيد لتأثير الاحتباس الحراري. غازات أخرى - على سبيل المثال الميثان وأكسيد النيتروز والأوزون - يضاف أيضًا. لكن في الواقع أكبر مساهمة تأتي من بخار الماء. كم هو بالضبط موضوع نقاش ساخن ، على ما أعتقد ، ولكن ربما لا يكون من المثير للجدل قول ذلك على الاكثر ثلث التأثير ناتج عن الماء (يقول RealClimate 36-66٪).

جزيئات الماء أقل انعكاسًا من ثاني أكسيد الكربون2ولكنها تشكل 0.3٪ من الغلاف الجوي للأرض. في المقابل ، 0.03٪ فقط من الغلاف الجوي للمريخ هو بخار الماء (مثل Trokhimovskiy et al. 2015).

باختصار ، تأثير الدفيئة الأصغر ، وحقيقة أن المريخ يبعد 1.5 مرة تقريبًا عن الشمس عن الأرض ، وبالتالي يتلقى أقل من نصف الإشعاع الساقط ، هو السبب في أن المريخ بارد جدًا.


سأقوم فقط بتوسيع وتعميق ما قالته الإجابات الأخرى بالفعل.

في ما يلي أنا أقارن الإرسال الجوي ($ T $) والامتصاص (دولار أسترالي، الذي دولار A = 1-T دولار) المريخ والأرض. مؤامرة المريخ (في الأعلى) مأخوذة من البروفيسور ج. إروين عبر هذه المراجعة التي أجراها ب. ريد وآخرون. 2015 والبيانات الأرضية (أسفل) مأخوذة من ويكيبيديا.

مؤامرات دولار أسترالي و 1 دولار - تي دولار منطقة مطابقة للعين بسهولة عند المقارنة T = 0 دولار و دولار أ = 1 دولار من أجل المريخ والأرض. لتوضيح هذا الأمر بشكل فائق ، أضفت أسهمًا لتمييز ملف CO_2 دولار عصابات الامتصاص.
بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي مخطط المريخ على أطياف الطاقة للأشعة الشمسية الواردة (T = 5800 K) والأشعة تحت الحمراء الصادرة (T = 216 K) المدرجة. ستكون الأشعة تحت الحمراء الصادرة من الأرض عند T = 300K ، وفي هذا الرسم البياني في نفس الموضع تقريبًا. ل تأثير الاحتباس الحراري القوي، يجب أن يمتص الغلاف الجوي غالبية هذه الذروة الصادرة.

من هذا نتعلم بعض الأشياء:

1.) بالنظر إلى الأرض ، نرى أن هناك العديد من غازات الدفيئة المهمة في الغلاف الجوي ، لكن أهمها هو الماء.
2.) يتم امتصاص جزء كبير من ذروة الاحتباس الحراري على الأرض $ H_2O $+CO_2 دولار، بينما يمتص الغلاف الجوي للمريخ جزءًا صغيرًا فقط ، موضحًا بصريًا ما لاحظته إجابةpelas بالفعل ، أن المريخ له تأثير احتباس حراري ضعيف.
3.) إذا قارنت عرض CO_2 دولار شرائط الامتصاص بعناية شديدة ، ثم يلاحظ المرء أن CO_2 دولار نطاقات الأرض أوسع منها على المريخ ، على الرغم من أن الغلاف الجوي للأرض أقل بكثير CO_2 دولار فيه! هذا هو تأثير ما يسمى بـ "توسيع الضغط" لخطوط الغلاف الجوي ، مما يعزز من قدرتها على الاحتباس الحراري بشكل كبير. يصبح توسيع الضغط مهمًا في الأجواء عند ضغوط تبلغ حوالي 0.1-1 دولار ؛ شريط $ (قاعدة عامة تقريبية). هذا سبب آخر لعدم قدرة الكتلة المنخفضة / الضغط الجوي للمريخ على خلق تأثير قوي للاحتباس الحراري ، حيث يكون الضغط موجودًا 0.01 دولار ؛ شريط $ على السطح.


& # 8220 تشير نتائجنا إلى أن المحاليل الملحية المستقرة (الفوقية) على سطح المريخ وتحت سطحه الضحل (بعمق بضعة سنتيمترات) ليست صالحة للسكن لأن أنشطتها المائية ودرجات الحرارة تقع خارج نطاق التفاوتات المعروفة للحياة الأرضية ، & # 8221 كتبوا في دراسة جديدة نُشرت على الإنترنت يوم الإثنين (11 مايو) في & # 8230

بعد كوكب الأرض ، يعتبر كوكب المريخ أكثر الكواكب الصالحة للسكن في نظامنا الشمسي وذلك لعدة أسباب: تحتوي تربته على المياه لاستخراجها. إنه ليس باردًا جدًا أو حارًا جدًا. هناك ما يكفي من ضوء الشمس لاستخدام الألواح الشمسية.


هنا & # 039s لماذا المريخ جاف وبلا حياة اليوم

الكوكب الأحمر في نظامنا الشمسي ، المريخ ، يشبه إلى حد كبير الأرض من نواح كثيرة ، ولكن السبب في أنه لا يبدو أن لديه أي شكل من أشكال الحياة على سطحه مثل الأرض قد يكمن في الطريقة التي عولج بها الكوكب الشمس على مدار النظام الشمسي ووجود rsquos.


كشفت مهمة NASA و rsquos للغلاف الجوي والتطور المتقلب (MAVEN) عن الكثير عن الكوكب الأحمر. كان المريخ في يوم من الأيام رطبًا ومن المحتمل أن يكون صالحًا للسكن ، كما هو الحال اليوم ، مكان بارد وجاف. الفكرة هي أن النشاط الشمسي Sun & rsquos هو ما جعله في الواقع بهذه الطريقة.

كما نعلم ، لا يمتلك المريخ مجالًا مغناطيسيًا فعالاً للغاية مثل الأرض ، ونتيجة لذلك ، فإن الكوكب ليس محميًا بشكل جيد من الإشعاع الشمسي مثلنا. أدى النشاط الشمسي المتزايد الذي شهده المريخ على مر السنين إلى إزالة الغلاف الجوي للكوكب و rdquo بمرور الوقت.

على الرغم من أن وكالة ناسا قد أعلنت للتو عن دليل على & ldquoflowing water & rdquo على سطح المريخ ، إلا أنه ليس نفس النوع من المياه المتدفقة التي تجدها هنا على الأرض. بدلاً من ذلك ، يتم خلطها مع الرواسب والمواد السطحية الأخرى لتكوين مادة سائلة لا تكاد تتدفق كثيرًا على الإطلاق. إن غياب نوع الماء الذي نعرفه ونأخذه كأمر مسلم به على الأرض هو بسبب آثار التبخر.

& quotMars يبدو أنه كان يتمتع بجو كثيف دافئ بدرجة كافية لدعم الماء السائل الذي يعد مكونًا رئيسيًا ووسيطًا للحياة كما نعرفها حاليًا ، كما قال جون جرونسفيلد ، رائد الفضاء والمسؤول المساعد في مديرية المهام العلمية التابعة لناسا في واشنطن.

إن فهم ما حدث للغلاف الجوي للمريخ سيعلمنا بمعرفتنا بديناميكيات وتطور أي غلاف جوي للكواكب. من المهم معرفة ما يمكن أن يتسبب في حدوث تغييرات في بيئة الكوكب من بيئة يمكن أن تستضيف ميكروبات على السطح إلى أخرى لا يجب معرفتها ، وهو سؤال رئيسي يتم تناوله في رحلة وكالة ناسا إلى المريخ. & quot

كانت الأجهزة الموجودة على متن مافن تتعقب الغلاف الجوي للمريخ ، وما وجدته هو أن النشاط الشمسي ، مثل الرياح الشمسية ، في الواقع يزيل الغازات داخل الغلاف الجوي للمريخ بمرور الوقت ويقلل من فعاليته في حماية الكوكب من الشمس و الأشعة فوق البنفسجية الضارة والإشعاع الشمسي.

على الرغم من أن كمية الغازات التي يتم تجريدها من الغازات غير ذات أهمية في وقت معين ، ما يقرب من 100 جرام ، على مدار الوقت تتراكم الكمية خاصة وأن 100 جرام من الغازات الجوية يتم تجريدها من المريخ كل ثانية. على مدار ملايين السنين ، يمكنك أن ترى سبب كون هذه مشكلة.

& quot؛ يعتبر تآكل الرياح الشمسية آلية مهمة لفقدان الغلاف الجوي ، وكان مهمًا بدرجة كافية لمراعاة التغير الكبير في مناخ المريخ ، كما قال جو غريبوسكي ، عالم مشروع مافن من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند.

& quotMAVEN أيضًا يدرس عمليات الخسارة الأخرى - مثل الفقد بسبب تأثير الأيونات أو هروب ذرات الهيدروجين - وهذه لن تؤدي إلا إلى زيادة أهمية هروب الغلاف الجوي. & quot

أدناه ، يمكنك رؤية صورة تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر لكيفية تأثير العواصف الشمسية على الغلاف الجوي للمريخ:



باختصار ، ربما كان المريخ كوكبًا صالحًا للسكن في الماضي البعيد ، تمامًا مثل الأرض ، لكن النشاط الشمسي كان يقصف الكوكب لفترة طويلة لدرجة أنه لم يعد قادرًا على الحفاظ على المكونات الضرورية للحياة. لا يزال العلماء يبحثون حتى يومنا هذا عن أي دليل على وجود حياة على المريخ ، سواء الحالية أو الماضية.


أبحث عن الحمض النووي

وكالة ناسا روفر المريخ 2020، الذي من المقرر إطلاقه الصيف المقبل ، سيبحث عن علامات على حياة الكوكب الأحمر التي ماتت منذ زمن طويل. وكذلك الأمر بالنسبة لعربة ExoMars الأوروبية الروسية ، وهي مهمة ستنطلق في نفس الوقت تقريبًا.

لكن بعض الباحثين يدفعون لتوسيع البحث عن حياة المريخ الباقية. أحدهم هو عالم الأحياء الجزيئية جاري روفكون ، ومقره في مستشفى ماساتشوستس العام وكلية الطب بجامعة هارفارد.

Ruvkun هو واحد من ثلاثة باحثين رئيسيين في مشروع البحث عن الجينوم خارج الأرض (SETG) ، الذي يقوم بتطوير أداة لاكتشاف الحياة القائمة على الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي في الماضي أو الحاضر على المريخ وعوالم غريبة أخرى.

لقد كان عضوًا في لوحة "مناقشة الاختراق" مع فيني والعديد من الباحثين الآخرين ، كما ألقى محاضرة في المؤتمر عرض فيها قضية وضع أداة SETG على مركبات المريخ المستقبلية والمستكشفين الروبوتيين الآخرين.

جزء من تلك الحالة يركز على بانسبيرميا، فكرة أن الحياة انتشرت على نطاق واسع في جميع أنحاء النظام الشمسي ، وربما المجرة ، إما بوسائل طبيعية أو اصطناعية. إذا كانت الحياة قد أتت بالفعل إلى الأرض من مكان آخر ، فهناك فرصة جيدة أنها ازدهرت مرة واحدة على المريخ أيضًا ، كما يذهب التفكير. قد يكون الكوكب الأحمر هو المصدر ، أو قد يكون "بذرًا" كما كانت الأرض.

رأى Ruvkun أن البانسبيرميا أمر محتمل جدًا خلال حديثه عن Breakthrough مناقشة ، ووصف نفسه بأنه "متعصب ديني" حول الفكرة. استشهد Ruvkun كدليل داعم للظهور المبكر جدًا لـ ATP synthase ، وهو الإنزيم الذي يجعل جزيء تخزين الطاقة أدينوزين ثلاثي الفوسفات.

قال روفكون إن سينثيز ATP يعود إلى قاعدة شجرة الحياة على الأرض ، مما يعني أن هذا الجزيء المعقد والمعقد كان يعمل منذ حوالي 4 مليارات سنة.

قال: "ليس هذا فقط نوع الحياة التي تقوم على نوع من العمل". "يبدو الأمر وكأنه يجب أن يكون سريع التطور للغاية. ولهذا السبب فإن البانسبيرميا جذابة للغاية."

إذا كان البانسبيرميا شيئًا بالفعل ، فإن أي أشكال حياة نجدها على المريخ و [مدش] أو في أي مكان آخر في نظامنا الشمسي و [مدش] من المرجح أن تكون مرتبطة بنا ، فقد استنتج روفكون وآخرون. وهذا يعني أن مثل هذه الكائنات ستستخدم الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي كجزيء وراثي لها. لذا ، يجب أن نذهب للبحث عن هذه الأشياء.

قال روفكون خلال حديثه: "يبدو من الغباء حقًا عدم البحث عن الحمض النووي على المريخ". نقول "إنها تجربة تستحق القيام بها".


كيف يمكن أن يكون المريخ أحيانًا أكثر دفئًا من الأرض؟

هل تتذكر قبل بضعة أسابيع عندما كان الطقس على سطح المريخ يتصدر الأخبار؟ في ذلك الوقت ، كانت أجزاء من الكوكب الأحمر تشهد درجات حرارة كانت في الواقع أكثر دفئًا من أجزاء من الولايات المتحدة. بطبيعة الحال ، كان هناك عدد غير قليل من المتشككين. كيف يمكن أن يكون كوكب بالكاد به غلاف جوي أبعد عن الشمس أكثر دفئًا من الأرض؟

حسنًا ، وفقًا للبيانات الحديثة التي تم الحصول عليها بواسطة Curiosity rover ، وصلت درجات الحرارة في Gale Crater إلى أعلى مستوى لها خلال النهار عند -8 درجة مئوية (17.6 درجة فهرنهايت) بينما كانت مدن مثل شيكاغو وبافالو تشهد انخفاضًا من -16 إلى -20 درجة مئوية (2) إلى -4 درجة فهرنهايت). كما اتضح ، يرجع هذا إلى عدد من المراوغات المثيرة للاهتمام التي تسمح بتغير كبير في درجات الحرارة على المريخ ، مما يسمح أحيانًا لبعض المناطق بأن تصبح أكثر دفئًا من الأماكن الموجودة هنا على الأرض.

لا يخفى على أحد أن الشتاء الماضي ، نحن هنا في أمريكا الشمالية ، شهدنا قليلاً من جبهة باردة محطمة للأرقام القياسية. كان هذا بسبب اندفاع الهواء البارد من سيبيريا والقطب الشمالي إلى كندا والسهول الشمالية والغرب الأوسط. نتج عن ذلك أن عانت العديد من المدن من أحوال جوية شبيهة بشهر يناير في نوفمبر ، ووصلت العديد من المدن إلى مستويات قياسية لم تشهدها منذ عقود أو أكثر.

جليد ثاني أكسيد الكربون على سطح المريخ ، والذي يعاني من التسامي الناتج عن الاحترار الشمسي لإنشاء هياكل متعددة الأضلاع. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث / جامعة أريزونا

على سبيل المثال ، كان صباح يوم 18 نوفمبر 2014 هو الأبرد منذ عام 1976 ، حيث بلغ متوسط ​​درجة الحرارة الوطنية -7 درجة مئوية (19.4 درجة فهرنهايت). في نفس اليوم ، سجلت ديترويت رقماً قياسياً سجلته في عام 1880 ، مع انخفاض قياسي بلغ -12 درجة مئوية (11 درجة فهرنهايت).

قبل خمسة أيام ، شهدت مدينة دنفر بولاية كولورادو درجات حرارة تصل إلى -26 درجة مئوية (-14 درجة فهرنهايت) بينما سجلت مدينة كاسبر ، وايومنغ ، انخفاضًا قياسيًا عند -33 درجة مئوية (-27 درجة فهرنهايت). ثم في 20 نوفمبر ، حطمت مدينة جاكسونفيل بولاية فلوريدا الرقم القياسي السابق (الذي سجلته في عام 1873) مع انخفاض غير معهود قدره -4 درجة مئوية (25 درجة فهرنهايت).

من الصعب تصديق أليس & # 8217t ذلك؟ لولا الحاجة المستمرة للأكسجين المعبأ في زجاجات ، فقد يفكر المزيد من الناس في التطوع في مهمة استعمار المريخ رقم 8211 والتي ، بالمناسبة ، لا يزال من المقرر أن تغادر في عام 2023 ، لذلك لا يزال هناك الكثير من الوقت للتسجيل! ومع ذلك ، تمكنت هذه الأرقام المقارنة من إخفاء بعض الحقائق المثيرة للاهتمام حول المريخ.

بالنسبة للمبتدئين ، يواجه المريخ متوسط ​​درجة حرارة سطح حوالي -55 درجة مئوية (-67 درجة فهرنهايت) ، مع درجات حرارة منخفضة عند القطب تصل إلى -153 درجة مئوية (-243.4 درجة فهرنهايت). وفي الوقت نفسه ، يبلغ متوسط ​​درجة حرارة السطح هنا على الأرض 7.2 درجة مئوية (45 درجة فهرنهايت) ، وهو ما يرجع أيضًا إلى قدر كبير من التباين الموسمي والجغرافي.

الانحراف اللامركزي في المريخ & # 8217 مدار حول الشمس يعني أنه يقترب 42.5 مليون كيلومتر خلال أوقات معينة من السنة. الائتمان: ناسا

في المناطق الصحراوية بالقرب من خط الاستواء ، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 57.7 درجة مئوية ، مع أعلى درجة حرارة سجلت على الإطلاق هي 70.7 درجة مئوية (158.36 درجة فهرنهايت) في الصيف في المنطقة الصحراوية بإيران. في القطب الجنوبي في القارة القطبية الجنوبية ، يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى -89.2 درجة مئوية (-128.6 درجة فهرنهايت). رتق بارد جدًا ، لكنه لا يزال معتدلًا مقارنةً بالمريخ والقمم الجليدية القطبية # 8217!

أيضًا ، منذ وصولها في عام 2012 ، كانت Curiosity Rover تتجول داخل Gale Crater & # 8211 التي تقع بالقرب من خط الاستواء # 8217s. هنا ، تشهد درجة حرارة الكوكب & # 8217s أكبر قدر من التقلب ، ويمكن أن تصل إلى 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت) خلال منتصف النهار.

وأخيرًا وليس آخرًا ، يتمتع المريخ بغرابة مركزية أكبر من جميع الكواكب الأخرى & # 8217s في النظام الشمسي & # 8211 باستثناء عطارد. هذا يعني أنه عندما يكون الكوكب في الحضيض (الأقرب إلى الشمس) يكون أقرب بحوالي 0.28 AU (42.5 مليون كيلومتر) مما هو عليه عندما يكون في الأوج (الأبعد عن الشمس). بعد تجاوز الحضيض الشمسي مؤخرًا ، يمكن أن يختلف متوسط ​​درجات حرارة سطح المريخ بما يصل إلى 20 درجة مئوية إضافية.

باختصار ، لا يزال المريخ أبرد من بين الكوكبين. ليس لأنها & # 8217s مسابقة أو أي شيء & # 8230


ما مدى برودة المريخ؟

ما مدى برودة المريخ؟ الآن ، هذا سؤال جيد. متوسط ​​درجة الحرارة عبر سطح المريخ هو -63 درجة مئوية. من المعروف أن أجزاء من المريخ تنخفض إلى -123 درجة مئوية. هناك سببان رئيسيان لكون المريخ أكثر برودة من الأرض: أنه بعيد عن الشمس وله غلاف جوي رقيق جدًا بحيث لا يحتفظ بالحرارة.

يحتوي الغلاف الجوي للمريخ على غازات الدفيئة التي من شأنها أن تسبب سطحًا أكثر دفئًا إذا كان الكوكب يحتوي على الجاذبية والمجال المغناطيسي اللذين يسمحان له بالتمسك بالغازات. ما هو الغلاف الجوي الصغير (1٪ فقط بسماكة الأرض & # 8217s) الذي يتشبث بالمريخ هو 95.32٪ من ثاني أكسيد الكربون. كما نعلم من التجربة هنا على الأرض ، كميات أعلى من ثاني أكسيد الكربون2 تسبب درجات حرارة أعلى. نسميها غازات الدفيئة ونلوم الاحتباس الحراري على زيادة هذه الغازات. إذا تمكن المريخ من الاحتفاظ بمحتواه من ثاني أكسيد الكربون ، فسيكون هناك احتباس حراري جامح في جميع أنحاء الكوكب.

تبلغ قوة الجاذبية على المريخ 38٪ فقط من قوة الجاذبية الموجودة هنا على الأرض. تسمح هذه الجاذبية المنخفضة للعديد من الغازات اللازمة للاحتفاظ بالحرارة بالقرب من السطح للهروب إلى الفضاء. يُعتقد أن لب الكوكب صلب. بدون الدوران ، لن يتمكن قلب المريخ المنصهر من توليد مجال مغناطيسي. بدون مجال مغناطيسي ، تعمل الرياح الشمسية والإشعاع على قصف الغلاف الجوي للمريخ باستمرار ، مما يؤدي إلى إبعاد جزء آخر من الغازات اللازمة لتسخين الكوكب.

هناك دليل على أن كوكب المريخ لم يكن دائمًا كوكبًا شديد البرودة. تشير بعض أدوات المسبار على المريخ السريع إلى أن المريخ كان في وقت ما دافئًا بدرجة كافية لدعم الماء السائل. عثرت أداة رادار على جليد مائي ، واكتشفت أداة رسم خرائط معدنية مواد كيميائية تتشكل فقط في بيئة رطبة ، وأظهرت الكاميرا ميزات تشكلت بواسطة المياه الجارية. رادار المريخ المتقدم للسبر تحت السطحي والغلاف الأيوني (MARSIS) سبر آلاف الأمتار ليجد جليدًا مائيًا على طول الطريق. اكتشف مطياف رسم الخرائط المعدني المرئي والأشعة تحت الحمراء من أوميغا معادن شبيهة بالطين تتشكل أثناء التعرض الطويل الأمد للماء والكبريتات (معدن يتشكل عندما يتبخر الماء) وأكسيد الحديديك. يشير كل منها إلى وجود الماء السائل على المدى الطويل على السطح. تُظهر الصور من كاميرا الاستريو عالية الدقة (HRSC) ميزات لا يمكن أن تتشكل إلا عن طريق التآكل من المياه المتدفقة.

الإجابة السريعة على & # 8221 ما مدى برودة المريخ؟ & # 8221 هي -63 درجة مئوية في المتوسط. إذا نظرت إلى العوامل المساهمة في درجة الحرارة هذه ، يجب أن تنظر أيضًا إلى ماضي الكوكب & # 8217. يعتقد بعض العلماء أن المريخ كان يمكن أن يكون غابة خصبة مثل الكوكب إذا لم يفقد غلافه الجوي.

ما مدى برودة المريخ؟ اقرأ هذه المقالة وتعلم أن المريخ بارد حقًا. ودليل على أن المريخ كان باردًا لمليارات السنين.

يتوفر المزيد من المعلومات عن المريخ من Hubblesite & # 8217s النشرات الإخبارية حول المريخ. هنا & # 8217s مقال من موقع ProfoundSpace.org حول كيف يمكن للميكروبات البقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة الباردة ، وربما حتى يومًا ما على سطح المريخ.

أخيرًا ، إذا كنت & # 8217d ترغب في معرفة المزيد عن المريخ بشكل عام ، فقد قمنا بالعديد من حلقات البودكاست حول الكوكب الأحمر في Astronomy Cast. الحلقة 52: المريخ ، والحلقة 91: البحث عن الماء على المريخ.


لماذا قد تكون الحياة على المريخ مستحيلة

M ars هو مكان رديء لمحاولة العيش فيه و mdashwhat مع الشلل البرد ، والإشعاعات الحادة وغلاف ثاني أكسيد الكربون رقيقة. لم يمنعنا ذلك & # 8217t من البحث عن الحياة على المريخ أو من الأمل في العيش هناك بأنفسنا يومًا ما. كان الكوكب الأحمر يومًا ما عالمًا مائيًا مثل عالمنا ، بعد كل شيء ، مع المحيطات والبحار ووديان الأنهار المتدفقة. يعتقد العلماء أن الحياة الميكروبية التي بدأت في تلك الأيام يمكن أن تظل محتجزة في جيوب اليوم.

قد تكون هذه النظرية جيدة ، لكن الاحتمالات أصبحت أقل بكثير. وفقًا لدراسة جديدة في التقارير العلمية، قد تكون تربة المريخ نفسها سامة للبكتيريا. أي كائنات دقيقة كان من الممكن أن تكون قد ظهرت في الماضي ستُسمم حتى الموت اليوم.

عندما هبطت المركبة الفضائية Viking 1 و 2 على سطح المريخ في عام 1976 ، اكتشفوا ما بدا أنه بيركلورات في تربة المريخ ، وأكدت هذه النتيجة ثلاث مركبات فضائية لاحقة ، بما في ذلك مركبة Curiosity ، والتي لا تزال تعمل بجد على الكوكب الأحمر. البيركلورات ، وهي صورة شديدة التأكسد من الكلور ، يمكن أن تعمل كمصدر للطاقة للبكتيريا والأغذية البسيطة التي تساعدهم على العيش خارج الأرض. ما هو أكثر من ذلك ، مثل الأملاح الشائعة ، تعمل البركلورات على خفض درجة انصهار الماء ، مما يسمح لها بالتواجد في شكل سائل صديق للحياة. المشكلة هي أن البركلورات يمكن أن تكون سامة للبكتيريا ، وهذا يتوقف على وجود الأشعة فوق البنفسجية و mdash التي ، للأسف ، تغمر المريخ باستمرار.

لتحديد ما إذا كان المركب شيئًا جيدًا أم سيئًا للحياة ، قررت طالبة الدراسات العليا جينيفر وادزورث والبروفيسور تشارلز كوكيل ، وكلاهما من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة إدنبرة ، إنشاء القليل من المريخ في المختبر لمعرفة ما إذا كان نوعًا من البكتيريا الأرضية الشائعة و [مدش]العصوية الرقيقةو [مدش]. قام Wadsworth و Cockell أولاً بنقع البكتيريا في محلول مائي من فوق كلورات المغنيسيوم ، وهو النوع الأكثر شيوعًا على المريخ ، وبنفس التركيزات تقريبًا. ثم قاموا بتعريضه للأشعة فوق البنفسجية بنفس الطول الموجي العام الذي يغمر المريخ. كان المعيار الذي استخدموه لقياس مدى نجاح البكتيريا في السخاء بقدر ما يمكن أن يكون: تم اعتبار قابلية البقاء على قيد الحياة أكثر من صفر من الخلايا الباقية.

ومع ذلك ، كان من المستحيل مسح هذا الشريط المنخفض في محاكاة كوكب المريخ. تم تعقيم الخلايا المشععة في محلول البركلورات بالكامل في غضون 30 ثانية. كان أداء الخلايا المشعة بدون البيركلورات أفضل ، ولكن ليس بشكل ملموس: استغرق الأمر 60 ثانية فقط حتى يتم القضاء على المستعمرة.

ومع ذلك ، قد يكون للخلايا الفعلية الموجودة على سطح المريخ ميزة ، لأن الماء السائل لا يتجمع على السطح. لتقريب المريخ عن كثب ، قام الباحثون بعد ذلك بترسيب الخلايا داخل الصخور المحاكاة وأقراص السيليكات و mdashin في بيئة بيركلورات جافة. كانت تلك الخلايا أفضل حالًا عندما تعرضت للإشعاع ، حيث انخفض عدد البكتيريا الباقية بمقدار 9.1 ضعفًا و [مدشباد] ، لكن أفضل من المسح بنسبة 100٪. تستحم الخلايا في الإشعاع دون البركلورات وتعرض مرتين فقط للسقوط. لا يوجد شيء وقائي كيميائيًا بشأن السيليكا ، ويعتقد الباحثون أنه من الصعب جدًا على الإشعاع اختراق الأقراص الصلبة.

بشكل عام ، كتب وادزورث وكوكيل ، & # 8220 سطح المريخ قاتل للخلايا النباتية ويجعل الكثير من المناطق السطحية والقريبة من السطح غير صالحة للسكن. & # 8221

لكن & # 8220much & # 8221 من السطح ليس كل السطح ، وهناك بعض الأشياء التي تعمل في صالح البكتيريا. بالنسبة للمبتدئين ، هناك & # 8217s البرد. أجرى الباحثون تجربتهم في البداية عند درجة حرارة مريحة تبلغ 77 درجة فهرنهايت (25 درجة مئوية) ، وهي درجة حرارة استسلمت فيها البكتيريا بسرعة. ولكن عندما أسقطوها إلى ما يزيد قليلاً عن 39 درجة فهرنهايت (4 درجة مئوية) ، تم تقليل الفقد البكتيري عشرة أضعاف. يمكن أن تصل درجات الحرارة القصوى لسطح المريخ إلى ما يقرب من 76 درجة فهرنهايت (22 درجة مئوية) ، ولكن متوسط ​​درجة الحرارة عبر الكوكب هو أكثر برودة - 67 درجة فهرنهايت (-55 درجة فهرنهايت).

في مكان ما بين درجة الحرارة شديدة الحرارة التي تكون عندها البركلورات مميتة والنقطة شديدة البرودة حيث تتجمد البكتيريا حتى الموت على أي حال ، يجب أن تكون هناك منطقة راحة. المتغيرات الأخرى ، مثل تركيز البركلورات و mdash الذي لا يتوافق في كل مكان على المريخ و mdas ، كما أن الحماية التي قد تحصل عليها البكتيريا تحت السطحية من الأشعة فوق البنفسجية قد تسمح أيضًا بوجود جيوب من الحياة.

إذا كان هناك أي جانب إيجابي في النتائج ، فهو في نوع الخلايا التي استخدمها Wadsworth و Cockell في دراستهم. العصوية الرقيقة هي من بين البكتيريا الأرضية الأكثر شيوعًا التي يمكن أن تلوث المركبات الفضائية قبل مغادرتها الأرض. كان الخوف دائمًا هو أنه إذا نجوا من الرحلة بين الكواكب ، فقد تلوث الخلايا المريخ أيضًا ، وربما تتفوق على الكائنات الحية المحلية. حقيقة أن المريخ غير ودود للغاية لهذا النوع من الحياة على الأقل هي أخبار جيدة جدًا. حقيقة أنه يمكن أن يكون بالمثل معادية لجميع أشكال الحياة هو بالتأكيد أقل من ذلك.


لماذا المريخ؟

من بين الأجسام الكوكبية في نظامنا الشمسي ، يعتبر المريخ فريدًا من حيث أنه يمتلك جميع المواد الخام اللازمة لدعم ليس فقط الحياة ، ولكن أيضًا فرع جديد من الحضارة البشرية. يتضح هذا التفرد بشكل أكثر وضوحًا إذا قارنا المريخ بالقمر الأرض & # 8217s ، وهو الموقع البديل الأكثر تكرارًا للاستعمار البشري خارج كوكب الأرض.

على عكس القمر ، فإن الكوكب الأحمر غني بالكربون والنيتروجين والهيدروجين والأكسجين ، وكل ذلك بأشكال يسهل الوصول إليها بيولوجيًا مثل غاز ثاني أكسيد الكربون وغاز النيتروجين وجليد الماء والتربة الصقيعية. باستثناء الفوهات القطبية المظللة الدائمة حيث تسود درجات حرارة شديدة البرودة ، لا يوجد الكربون والنيتروجين والهيدروجين إلا على القمر بكميات أجزاء لكل مليون. يتوافر الأكسجين بكثرة على القمر ، ولكن فقط في الأكاسيد المترابطة بإحكام مثل ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) ، وأكسيد الحديدوز (Fe2O3) ، وأكسيد المغنيسيوم (MgO) ، وأكسيد الألومينا (Al2O3) ، والتي تتطلب عمليات طاقة عالية جدًا لتقليلها. تشير المعلومات الحالية إلى أنه إذا كان المريخ أملسًا وانصهر كل الجليد والتربة الصقيعية في ماء سائل ، فسيتم تغطية الكوكب بأكمله بمحيط يزيد عمقه عن 100 متر. هذا يتناقض بشدة مع القمر ، وهو جاف جدًا لدرجة أنه إذا تم العثور على الخرسانة هناك ، فإن المستعمرين القمريين سوف يقومون بتعدينها لإخراج المياه. وبالتالي ، إذا كان من الممكن زراعة النباتات في دفيئات على سطح القمر (وهو اقتراح غير مرجح ، كما رأينا) ، فسيتعين استيراد معظم مواد الكتلة الحيوية الخاصة بهم.

يعاني القمر أيضًا من نقص في حوالي نصف المعادن التي تهم المجتمع الصناعي (النحاس ، على سبيل المثال) ، بالإضافة إلى العديد من العناصر الأخرى ذات الأهمية مثل الكبريت والفوسفور. يحتوي المريخ على كل العناصر المطلوبة بكثرة. علاوة على ذلك ، على المريخ ، كما هو الحال على الأرض ، حدثت عمليات هيدرولوجية وبركانية من المحتمل أن تكون قد جمعت عناصر مختلفة في تركيزات محلية من خام المعادن عالي الجودة. في الواقع ، تمت مقارنة التاريخ الجيولوجي للمريخ بتاريخ إفريقيا ، مع استنتاجات متفائلة جدًا بشأن ثروتها المعدنية كنتيجة طبيعية. في المقابل ، لم يكن للقمر أي تاريخ فعليًا في وجود الماء أو النشاط البركاني ، مما أدى إلى أنه يتكون أساسًا من صخور القمامة مع القليل جدًا من التمايز في الخامات التي تمثل تركيزات مفيدة لأي شيء مثير للاهتمام.

يمكنك توليد الطاقة على القمر أو المريخ باستخدام الألواح الشمسية ، وهنا توازن مزايا القمر & # 8217 سماء أكثر صفاءً وقربه من الشمس أكثر من المريخ تقريبًا بين عيوب متطلبات تخزين الطاقة الكبيرة التي أنشأها القمر & # 8217s 28- ضوء النهار / دورة الظلام. ولكن إذا كنت ترغب في تصنيع الألواح الشمسية ، وذلك لإنشاء قاعدة طاقة ذاتية التوسع ، فإن المريخ يتمتع بميزة هائلة ، حيث يمتلك المريخ فقط الإمدادات الكبيرة من الكربون والهيدروجين اللازمين لإنتاج السيليكون النقي المطلوب لإنتاج الألواح الكهروضوئية وغيرها. إلكترونيات. بالإضافة إلى ذلك ، يمتلك المريخ القدرة على توليد طاقة الرياح بينما القمر ليس كذلك. لكن كلا من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح توفران إمكانات متواضعة نسبيًا - عشرات أو مئات الكيلوواط هنا أو هناك على الأكثر. لإنشاء حضارة نابضة بالحياة ، فأنت بحاجة إلى قاعدة طاقة أكثر ثراءً ، وهذا المريخ لديه على المدى القصير والمتوسط ​​في شكل موارد الطاقة الحرارية الأرضية التي توفر إمكانية لعدد كبير من محطات توليد الكهرباء التي تم إنشاؤها محليًا في 10 ميجاوات ( 10000 كيلو واط) فئة. على المدى الطويل ، سوف يتمتع المريخ باقتصاد غني بالطاقة يعتمد على استغلال موارده المحلية الكبيرة من وقود الديوتيريوم لمفاعلات الاندماج. الديوتيريوم أكثر شيوعًا على المريخ بخمس مرات منه على الأرض ، وعشرات الآلاف من المرات أكثر شيوعًا على المريخ منه على القمر.

أكبر مشكلة مع القمر ، كما هو الحال مع جميع الكواكب الخالية من الهواء ومستعمرات الفضاء الحر الاصطناعية المقترحة ، هي أن ضوء الشمس غير متوفر بشكل مفيد لزراعة المحاصيل. يتطلب فدان واحد من النباتات على الأرض 4 ميجاوات من طاقة ضوء الشمس ، ويحتاج الكيلومتر المربع 1000 ميجاوات. إن العالم بأسره لا ينتج طاقة كهربائية كافية لإضاءة مزارع ولاية رود آيلاند ، ذلك العملاق الزراعي. إن زراعة المحاصيل باستخدام الضوء المولّد كهربائيًا أمر ميؤوس منه اقتصاديًا. لكن يمكنك & # 8217t استخدام ضوء الشمس الطبيعي على القمر أو أي جسم آخر غير هوائي في الفضاء ما لم تضع جدرانًا على الدفيئة سميكة بما يكفي لحماية التوهجات الشمسية ، وهو مطلب يزيد بشكل كبير من تكلفة إنشاء أراضي المحاصيل. حتى لو فعلت ذلك ، فلن يفيدك ذلك على القمر ، لأن النباتات لن تنمو في دورة مظلمة / فاتحة تدوم 28 يومًا.

يوجد على المريخ غلاف جوي كثيف بدرجة كافية لحماية المحاصيل المزروعة على السطح من التوهجات الشمسية. لذلك ، يمكن استخدام الدفيئات البلاستيكية القابلة للنفخ ذات الجدران الرقيقة المحمية بقباب درع بلاستيكية صلبة غير مضغوطة ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية لإنشاء أراضي المحاصيل بسرعة على السطح. حتى بدون مشاكل التوهجات الشمسية ودورة نهارية لمدة شهر ، فإن مثل هذه البيوت الزجاجية البسيطة ستكون غير عملية على القمر لأنها ستخلق درجات حرارة عالية لا تطاق. وعلى النقيض من ذلك ، على كوكب المريخ ، فإن تأثير الاحتباس الحراري القوي الناتج عن مثل هذه القباب سيكون بالضبط ما هو ضروري لإنتاج مناخ معتدل في الداخل. هذه القباب التي يصل قطرها إلى 50 مترًا خفيفة بدرجة كافية ليتم نقلها من الأرض في البداية ، وبعد ذلك يمكن تصنيعها على المريخ من مواد محلية. نظرًا لوجود جميع الموارد اللازمة لصنع البلاستيك على المريخ ، يمكن تصنيع شبكات من هذه القباب التي يتراوح طولها بين 50 و 100 متر ونشرها بسرعة ، مما يفتح مساحات كبيرة من السطح لسكن البشر والزراعة. هذه هي البداية فقط ، حيث سيكون من الممكن في النهاية للبشر زيادة سماكة الغلاف الجوي للمريخ بشكل كبير عن طريق إجبار الثرى على التخلص من محتوياته من خلال برنامج متعمد للاحترار العالمي المستحث بشكل مصطنع. بمجرد أن يتم تحقيق ذلك ، يمكن أن تكون قباب السكن بأي حجم تقريبًا ، حيث لن تضطر إلى الحفاظ على فرق الضغط بين الداخل والخارج. في الواقع ، بمجرد القيام بذلك ، سيكون من الممكن تربية المحاصيل المرباة بشكل خاص خارج القباب.

النقطة التي يجب توضيحها هي أنه على عكس المستعمرين في أي جسم خارج كوكب الأرض ، سيكون المستعمرون المريخون قادرين على العيش على السطح ، وليس في الأنفاق ، والتنقل بحرية وزراعة المحاصيل في ضوء النهار. المريخ مكان يمكن أن يعيش فيه البشر ويتكاثرون بأعداد كبيرة ، ويدعمون أنفسهم بمنتجات من كل وصف مصنوعة من مواد أصلية. وبالتالي ، فإن المريخ هو مكان يمكن أن تتطور فيه حضارة فعلية ، وليس مجرد موقع تعدين أو قاعدة علمية.

بالنسبة لجيلنا ، وأولئك الذين سيتبعونه قريبًا ، فإن المريخ هو العالم الجديد.


دور الماء

مثل طحين الكعكة ، يعد الماء مكونًا مهمًا لسطح الأرض. الماء يجعل درجة الحرارة تتحرك ببطء. That’s why the temperatures in tropical rainforests does not change much, but the Sahara desert is cold at night. Earth is rich in water.

Let’s have a look at our solid planets. Mercury is the closest planet to the Sun, but it has a very thin atmosphere and is not the warmest planet. Venus is very, very hot. Its atmosphere is rich in carbon dioxide (over 96%) and it is very dense.

The atmosphere of Mars is also rich in carbon dioxide (above 96%), but it is extremely thin (1% of Earth’s atmosphere), very dry and located further away from the Sun. This combination makes the planet an incredibly cold place.

The absence of water makes the temperature on Mars change a lot. The Mars exploration rovers (Spirit at Gusev Crater and Opportunity at Meridiani Planun) experienced temperatures ranging from a few degrees Celsius above zero to minus 80℃ at night: every single Martian day, known as sol.


This Is Why Mars Is Red And Dead While Earth Is Blue And Alive

Mars and Earth, to scale, shows how much larger and more friendly to life our planet is than our red . [+] neighbor. Mars, the red planet, has no magnetic field to protect it from the solar wind, meaning that it can lose its atmosphere in a way that Earth doesn't.

Imagine the early days of our Solar System, going back billions of years. The Sun was cooler and less luminous, but there were (at least) two planets — Earth and Mars — with liquid water covering large portions of their surfaces. Neither world was completely frozen over owing to the substantial presence of greenhouse gases, including carbon dioxide. Both may have even had primitive life forms in their young oceans, paving the way for a bright, biology-friendly future.

Over the past few billion years, both planets have undergone dramatic changes. Yet, for some reason, while Earth became oxygen-rich, remained temperate, and saw life explode on its surface, Mars simply died. Its oceans disappeared it lost its atmosphere and no life signs have yet been found there. There must be a reason why Mars died while Earth survived. It took decades, but science has finally figured it out.

Trilobites fossilized in limestone, from the Field Museum in Chicago. All extant and fossilized . [+] organisms can have their lineage traced back to a universal common ancestor that lived an estimated 3.5 billion years ago, and much of what's occurred in the past 550 million years is preserved in the fossil records found in Earth's sedimentary rocks.

One of the most spectacular features of Earth is the fact that the history of life on our world is written into the fossil record. Over hundreds of millions of years, sediments have been deposited both on land and in the oceans, with various organisms leaving their telltale imprints within them.

Of all the sedimentary rocks on Earth, about 10% of them are limestone, which are often composed of the remnants of marine organisms like coral, amoebas, algae, plankton, and mollusks. Limestone is primarily made of calcium carbonate, while some forms also have magnesium and silicon present.

The Cretaceous-Paleogene boundary layer is very distinct in sedimentary rock, but it's the thin . [+] layer of ash, and its elemental composition, that teaches us about the extraterrestrial origin of the impactor that caused the mass extinction event. Earth has hundreds of meters worth of sedimentary rock covering its surface practically everywhere, with limestone making up about 10% of the sedimentary rock in total.

The "carbonate" part, however, is universal to limestone on Earth, as well as other ocean-deposited minerals like the magnesium-rich dolomite. It's the carbon dioxide in the atmosphere that leads to the formation of carbonate rocks, as

  • the gaseous CO2 in the atmosphere gets soaked up by the ocean until there's an equilibrium point reached,
  • and then that oceanic carbon dioxide combines with minerals (such as calcium, magnesium, etc.) found in the water,
  • either forming grains or chemical precipitates,
  • that then get deposited on the ocean floor, leading to sedimentary rock formation.

There are both biological and geochemical origins for the limestone we find on Earth, making it one of the most abundant rocks on Earth's surface. It's generally thought that the vast majority of Earth's early CO 2 atmosphere eventually wound up in our surface limestone.

Seasonal frozen lakes appear throughout Mars, showing evidence of (not liquid) water on the surface. . [+] These are just a few of the many lines of evidence that point to a watery past on Mars.

There is an overwhelming amount of evidence that Mars had a watery past. Seasonal ices can be found not only at the poles, but in various basins and craters dotting the Martian surface. Features like dried-up riverbeds — often featuring oxbow bends like those found on Earth — stream throughout the landscape. Evidence of ancient flows leading into great oceanic basins, possibly even including tidal rhythmites, abounds all over the red planet.

These features may have been telltale signs of an ancient past where liquid water was abundant, but that's no longer the case today. Instead, there's so little atmosphere left on Mars that pure, uncontaminated liquid water is actually impossible at most locations on Mars. There's simply insufficient pressure at the surface for liquid H2O to exist.

Oxbow bends only occur in the final stages of a slowly-flowing river's life, and this one is found . [+] on Mars. It would be foolish to conclude that such a feature as this could have formed by glacial flows, erosion, or any means other than freely-flowing liquid water.

NASA / Mars Global Surveyor

Even before we had rovers exploring the surface of Mars, the evidence of a watery past was very strong. Once we began exploring the surface in earnest, however, the evidence became too strong to ignore. The hematite spheres found by the Mars Opportunity rover all but sealed it. Particularly with the way some of the spheres were seen to be connected to one another, there was no reasonable possibility of forming them without liquid water.

Since Mars once had a similarly CO 2-rich atmosphere to early Earth, it was assumed that limestone and other carbonate rocks would be found on its surface. But there was none found by the Viking landers, nor by Soujourner, Spirit, or Opportunity.

As discovered by the Opportunity rover, hematite spheres and spherules have been found on Mars. . [+] While there may be mechanisms to form them that don't necessarily involve liquid water, there are no known mechanisms, even in theory, that can form them fused together (as found) in the absence of liquid.

It wasn't until the Mars Phoenix lander arrived that any calcium carbonate was found at all, and even that was a small amount: likely produced by an evaporating body of water in its final stages. Compared to the hundreds of meters (or even in excess of a kilometer in places) of carbonate rocks on Earth, there was nothing like it on Mars.

This was extraordinarily puzzling to Martian scientists. Perhaps 20 years ago, the overwhelming expectation was that Mars would have lost its carbon dioxide the same way Earth did: to its oceans and then to deposition in carbonate rocks. But that's not what the rovers found. In fact, in place of carbonates, they found something else that was perhaps equally surprising: sulfur-rich minerals. In particular, it was Opportunity's discovery of the mineral jarosite that completely changed the story.

Cape St. Vincent, shown here in assigned color, is one of many such capes around the rim of Victoria . [+] crater. The stratified layers of ground provide evidence for a sedimentary rock history on Mars, which also implies the past presence of liquid water. Opportunity's discovery of the mineral jarosite was a game-changer for Martian geology.

This allowed scientists to paint an entirely different picture of Mars from Earth. On Earth, our oceans are approximately pH-neutral, which is extremely conducive to carbonate rocks precipitating out. Even in a CO 2 -rich environment, the carbonic acid still leads to a pH that's high enough that carbonates will precipitate out, leading to the limestones and dolomites found all over Earth's surface.

But sulfur changes the story dramatically. If early Mars had an atmosphere rich in not just carbon dioxide but also sulfur dioxide, its surface water could have been affected not by carbonic acid, but by sulfuric acid: one of the strongest acids in all of chemistry. If the oceans were acidic enough, it could have engineered the reverse reaction to what happened on Earth: sucking carbonates out of the land and into the oceans, leaving sulfur-rich deposits in their place.

Payson Ridge, shown here, is a feature found on Mars by Opportunity whose origin is still . [+] unexplained even today. Many of the rocky deposits found on Mars contain sulfur, while relatively few contain carbon. This was one of the great mysteries of the Martian surface for many years.

This would explain the ocean and surface chemistry of Mars, but would mean we needed an entirely different mechanism to explain where the Martian atmosphere went. Whereas a large portion of Earth's atmosphere ended up in the Earth itself, that explanation simply wouldn't fly for Mars.

Instead of "down," perhaps the atmosphere went "up" and into the depths of space.

Perhaps Mars, much like Earth, once had a magnetic field to protect it from the solar wind. But at just half the diameter of Earth and with a lower-density, smaller core, perhaps Mars cooled enough so that its active magnetic dynamo went quiet. And perhaps this was a turning point: without its protective magnetic shield, there was nothing to protect that atmosphere from the onslaught of particles from the Sun.

The solar wind is radiated spherically outward from the Sun, and puts every world in our Solar . [+] System at risk of having its atmosphere stripped away. While Earth's magnetic field is active today, protecting our planet from these traveling particles, Mars no longer has one, and is constantly losing atmosphere even today.

Was this correct? Is this really how Mars lost its atmosphere, stripping the planet of its ability to have liquid water at the surface and rendering it cold, sparse and barren?

That was the whole purpose behind NASA's MAVEN mission. The goal of MAVEN was to measure the rate at which the atmosphere was being stripped by the solar wind from Mars today, and to infer the rate throughout the red planet's history. The solar wind is powerful, but molecules like carbon dioxide have a high molecular weight, meaning it's difficult to get them up to escape velocity. Could the loss of a magnetic field coupled with the solar wind provide a viable mechanism to transform Mars from an atmosphere-rich world with liquid water at its surface to the Mars we know today?

Without the protection of an active magnetic field, the solar wind constantly strikes Mars's . [+] atmosphere, causing a portion of the particles comprising its atmosphere to be swept away. If we were to infuse Mars, today, with an Earth-like atmosphere, the solar wind would whittle it back down to its present density in a mere few tens of millions of years.

Lundin et al. (2004) Science, Vol. 305. no. 5692, pp. 1933–1936

What MAVEN saw was that Mars loses, on average, about 100 grams (¼ pound) of atmosphere to space every second. During flaring events, where the solar wind becomes much stronger than normal, that increases to about twenty times the typical value. When the atmosphere was much denser, though, the same level of solar wind would strip it away much more quickly.

100 million years would be sufficient to transform a Mars-sized world, without any protection from the solar wind, from having an Earth-like atmosphere to one akin to what we find on present-day Mars. After perhaps a billion years with liquid water precipitating and flowing freely on the Martian surface, a tiny slice of cosmic history was enough to blow the habitable prospects of Mars completely away.

Both Mars and Earth had early atmospheres that were heavy, massive, and extraordinarily rich in CO 2. While Earth's carbon dioxide got absorbed into the oceans and locked up into carbonate rocks, Mars was unable to do the same, as its oceans were too acidified. The presence of sulfur dioxide led to Martian oceans that were rich in sulfuric acid. This led to geology of Mars we've discovered with rovers and landers, and pointed to a different cause — the solar wind — as the culprit in the mystery of the missing Martian atmosphere.

Thanks to NASA's MAVEN mission, we've confirmed that this story is, in fact, the way it happened. Some four billion years ago, the core of Mars became inactive, its magnetic field disappeared, and the solar wind stripped the atmosphere away. With our magnetic field intact, our planet will remain blue and alive for the foreseeable future. But for a smaller world like Mars, its time ran out long ago. At last, we finally know why.