En 1966, deux scientifiques de Caltech ruminaient sur les implications du dioxyde de carbone mince (CO 2 ) Atmosphère martienne révélée pour la première fois par Mariner IV, un vaisseau spatial survolé de la NASA construit et piloté par JPL. Ils ont théorisé que Mars, avec une telle ambiance, pourrait avoir un dépôt polaire stable à long terme de CO 2 glace ça, à son tour, contrôlerait la pression atmosphérique mondiale.

Une nouvelle étude de Caltech suggère que la théorie, développé par le physicien Robert B. Leighton (BS '41, MS '44, doctorat '47) et le planétologue Bruce C. Murray, peut en effet être correct.

Le dioxyde de carbone représente plus de 95% de l'atmosphère de Mars, qui a une pression de surface de seulement 0,6 pour cent de celle de la Terre. Une prédiction de la théorie de Leighton et Murray - avec d'énormes implications pour le changement climatique sur Mars - est que sa pression atmosphérique changerait de valeur lorsque la planète vacillerait sur son axe pendant son orbite autour du soleil, exposer les pôles à plus ou moins de soleil. Lumière directe du soleil sur le CO 2 la glace déposée aux pôles conduit à sa sublimation (passage direct d'un matériau de l'état solide à l'état gazeux). Leighton et Murray ont prédit que, à mesure que l'exposition au soleil change, la pression atmosphérique pourrait passer d'un quart de celle de l'atmosphère martienne actuelle à deux fois celle d'aujourd'hui sur des cycles de dizaines de milliers d'années.

Maintenant, un nouveau modèle de Peter Buhler, doctorat du JPL, que Caltech gère pour la NASA, et collègues de Caltech, JPL, et l'Université du Colorado, fournit des preuves clés à l'appui. Le modèle a été décrit dans un article publié dans la revue Astronomie de la nature le 23 décembre.

L'équipe a exploré l'existence d'un élément mystérieux au pôle sud de Mars :un dépôt massif de CO 2 glace et glace d'eau en strates alternées, comme les couches d'un gâteau, qui s'étendent jusqu'à une profondeur de 1 kilomètre, avec un fin glaçage de CO 2 glace au sommet. Le dépôt en couches contient autant de CO 2 comme dans toute l'atmosphère martienne aujourd'hui.

En théorie, cette stratification ne devrait pas être possible car la glace d'eau est plus stable thermiquement et plus foncée que le CO 2 la glace; CO 2 la glace, les scientifiques ont longtemps cru, se déstabiliserait rapidement s'il était enfoui sous la glace d'eau. Cependant, le nouveau modèle de Buhler et ses collègues montre que le gisement pourrait avoir évolué en raison de la combinaison de trois facteurs :1) l'obliquité (ou l'inclinaison) changeante de la rotation de la planète, 2) la différence dans la façon dont la glace d'eau et le CO 2 la glace reflète la lumière du soleil, et 3) l'augmentation de la pression atmosphérique qui se produit lorsque le CO 2 la glace sublime.

"D'habitude, lorsque vous exécutez un modèle, vous ne vous attendez pas à ce que les résultats correspondent si étroitement à ce que vous observez. Mais l'épaisseur des couches, tel que déterminé par le modèle, correspond parfaitement aux mesures radar des satellites en orbite, " dit Bühler.

Voici comment le dépôt s'est formé, les chercheurs suggèrent :alors que Mars vacillait sur son axe de rotation au cours des 510 dernières, 000 ans, le pôle sud a reçu des quantités variables de lumière du soleil, permettant au CO 2 la glace se forme lorsque les pôles reçoivent moins de lumière solaire et la sublime lorsque les pôles sont plus ensoleillés. Quand le CO 2 la glace s'est formée, de petites quantités de glace d'eau ont été piégées avec le CO 2 la glace. Lorsque le CO 2 sublimé, la glace d'eau plus stable a été laissée et consolidée en couches.

Mais les couches d'eau ne scellent pas totalement le dépôt. Au lieu, le CO sublimant 2 augmente la pression atmosphérique de Mars, et le layer cake au CO 2 la glace évolue en équilibre avec l'atmosphère. Quand la lumière du soleil recommence à décliner, un nouveau CO 2 une couche de glace se forme au-dessus de la couche d'eau, et le cycle se répète.

Étant donné que les épisodes de sublimation ont généralement diminué en intensité, un peu de CO 2 de la glace a été laissée entre les couches d'eau - ainsi, l'alternance de CO 2 et de la glace d'eau. Le CO le plus profond (et donc le plus ancien) 2 couche formée 510, Il y a 000 ans après la dernière période d'extrême soleil polaire, quand tout le CO 2 sublimé dans l'atmosphère.

"Notre détermination de l'histoire des grandes variations de pression de Mars est fondamentale pour comprendre l'évolution du climat de Mars, y compris l'histoire de la stabilité et de l'habitabilité de l'eau liquide près de la surface de Mars, " dit Buhler. Ce travail faisait partie du travail de thèse de Buhler à Caltech. Il a poursuivi la recherche dans son rôle actuel de chercheur postdoctoral au JPL. Ses co-auteurs sont ses anciens conseillers Andy Ingersoll et Bethany Ehlmann, tous deux professeurs de sciences planétaires à Caltech; Sylvain Piqueux de JPL; et Paul Hayne de l'Université du Colorado, Rocher.

L'étude s'intitule "Coévolution de l'atmosphère de Mars et massif sud polaire CO 2 dépôt de glace." Cette recherche a été financée par la NASA.