Hubble teleskobu ve MAVEN uzay aracını kullanan NASA bilim insanları, Mars’ta suyun yok oluşunun gizemini ortaya çıkardılar. Araştırmacılar, uzaya kaçan hidrojen atomlarının sayısını ve oranını ölçmek için iki görevden elde edilen verileri birleştirdi. Bu, hızın zamanda geriye doğru tahmin edilmesine ve kızıl gezegendeki suyun tarihinin anlaşılmasına olanak sağladı.
Mars atmosferindeki su molekülleri güneş ışığı tarafından hidrojen ve oksijen atomlarına parçalanır. Ekip, çekirdeğinde bir nötron bulunan bir hidrojen atomu olan hidrojeni ve döteryumu ölçtü. Bu nötron, hidrojen kütlesinin iki katı olan döteryum üretir. Döteryum daha fazla kütleye sahip olduğundan uzaya sıradan hidrojenden çok daha yavaş uçar.
Zamanla döteryumdan daha fazla hidrojen kaybedildikçe atmosferdeki döteryumun hidrojene oranı arttı. Bugün bu oranın ölçülmesi, bilim adamlarına Mars’taki sıcak ve yağışlı dönemde ne kadar su bulunduğuna dair bir ipucu veriyor. Bugün bu atomların nasıl “kaçtığını” inceleyerek, son dört milyar yıldaki “kaçma” oranını belirleyen süreçleri anlamak ve böylece zamanda geriye doğru tahminlerde bulunmak mümkündür.
Çalışmanın verilerinin çoğu MAVEN uzay aracından gelse de Mars yılının herhangi bir zamanında döteryum emisyonlarını görecek kadar hassas değil. Mars, Dünya’nın aksine, uzun Mars kışı boyunca eliptik yörüngesinde Güneş’ten uzaklaşır ve döteryum emisyonları zayıflar.
Boston Üniversitesi’nin Massachusetts’teki Uzay Fiziği Merkezi’nde çalışma lideri olan John Clark ve ekibinin “boşlukları doldurmak” ve üç Mars yılı boyunca (her biri 687 Dünya günü olan) yıllık döngüyü tamamlamak için Hubble verilerine ihtiyacı vardı. Hubble ayrıca 1991’den MAVEN’in 2014’te Mars’a varışına kadar ek veriler de sağladı.
Bu görevlerden elde edilen verilerin birleştirilmesi, Mars’tan ayrılan ve uzaydan ayrılan hidrojen atomlarının ilk bütünsel görünümünü sağladı. “Son yıllarda bilim insanları Mars’ın 10 veya 15 yıl önce beklenenden çok daha dinamik bir yıllık döngüye sahip olduğunu keşfettiler. Atmosferin tamamı çok çalkantılı, saatlere varan kısa sürelerde ısınıp soğuyor. Clark, Mars’taki güneşin parlaklığının bir Mars yılı boyunca %40 oranında değişmesi nedeniyle atmosferin genişlediğini ve daraldığını belirtti.
Ekip, Mars Güneş’e yakın olduğunda hidrojen ve döteryum sızıntı oranlarının hızla değiştiğini buldu. Bilim adamlarının daha önce sahip olduğu klasik tabloya göre, bu atomların atmosfer boyunca yavaşça yukarıya doğru “kaçabilecekleri” bir yüksekliğe yayıldığı düşünülüyordu.
Ancak bu resim artık hikayenin tamamını tam olarak yansıtmıyor çünkü bilim insanları artık atmosferik koşulların çok hızlı değiştiğini biliyor. Mars Güneş’e yaklaştığında hidrojen ve döteryumun kaynağı olan su molekülleri çok hızlı bir şekilde atmosfere çıkarak yüksek irtifalarda atomlar açığa çıkarır.
İkinci keşif, hidrojen ve döteryumdaki değişimlerin o kadar hızlı gerçekleştiğidir ki, bunları açıklamak için “atomik kaçış” için ek enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. Üst atmosfer sıcaklığında, atomların yalnızca küçük bir kısmı Mars’ın yerçekiminden kaçmaya yetecek hıza sahiptir. Bir şey atoma ekstra enerji verdiğinde daha hızlı atomlar üretilir. Bu tür olaylar, atmosfere çarpan güneş rüzgarı protonları arasındaki çarpışmaları veya üst atmosferde kimyasal reaksiyonları tetikleyen güneş ışığını içerir.
Mars’taki suyun tarihini incelemek, yalnızca güneş sistemimizdeki gezegenleri anlamak için değil, aynı zamanda diğer yıldızların etrafındaki Dünya büyüklüğündeki gezegenlerin evrimi için de temeldir. Gökbilimciler bu gezegenlerden giderek daha fazlasını buluyor, ancak bunları ayrıntılı olarak incelemek zor.