Mitä Venus ja Mars voivat opettaa Maan kasvihuoneilmiöstä?

Mitä Venus ja Mars voivat opettaa Maan kasvihuoneilmiöstä?

Tiede ja Tutkimus

Ohessa ESAn (European Space Agency) erinomaisen hyvä ja lyhyehkö esitys planeettatutkimuksesta vuodelta 2019.

Poimintaa ESAn esityksestä

Venus

Äärimmäinen kasvihuoneilmiö

Venusta kutsutaan toisinaan Maan pahaksi kaksoseksi, koska se on lähes samankokoinen, mutta sitä vaivaa paksu haitallinen kaasukehä ja paahtava n. 470ºC: n pintalämpötila. Sen korkea paine ja lämpötila ovat riittävän kuumia sulattaakseen lyijyn – ja tuhoamaan avaruusaluksen, joka pyrkii laskeutumaan sen pinnalle. Tiheän kaasukehänsä ansiosta se on jopa kuumempi kuin Merkurius, joka kiertää lähempänä aurinkoa. Sen dramaattista poikkeamaa maan kaltaisesta ympäristöstä käytetään usein esimerkkinä siitä, mitä tapahtuu karkaavassa kasvihuoneilmiössä.

Aurinkokunnan tärkein lämmönlähde on Aurinko, joka lämmittää maapallon pinnan, joka sitten säteilee energiaa takaisin avaruuteen. Kaasukehä vangitsee osan lähtevästä energiasta ja pidättää lämpöä, jota ylläpitää kasvihuoneilmiö. Se on luonnollinen ilmiö, joka auttaa säätelemään maapallon lämpötilaa. Ilman kasvihuonekaasuja, kuten vesihöyryä, hiilidioksidia, metaania ja otsonia, maapallon pintalämpötila olisi noin 30°C viileämpi, kuin sen nykyinen 15ºC keskiarvo.

Ihmiset ovat viime vuosisatojen aikana muuttaneet tätä luonnollista tasapainoa maapallolla ja vahvistaneet kasvihuoneilmiötä teollisen toiminnan alusta lähtien, lisäämällä hiilidioksidia yhdessä typen oksidien, sulfaattien ja muiden kaasujen sekä pölyn ja savuhiukkasten muodossa ilmakehään. 

Pitkäaikaisia ​​vaikutuksia planeetallamme ovat ilmaston lämpeneminen, happosateet ja otsonikerroksen heikentyminen. Ilmaston lämpenemisen seuraukset ovat kauaskantoisia, ja ne voivat vaikuttaa makean veden resursseihin, maailmanlaajuiseen elintarviketuotantoon ja merenpintaan, ja laukaista äärimmäisten sääilmiöiden lisääntymisen.

Venuksella ei ole ihmisen toimintaa, mutta sen kaasukehän tutkiminen tarjoaa luonnollisen laboratorion ymmärtää paremmin karanneen kasvihuoneilmiön prosessia. Jossain vaiheessa historiaa, Venus alkoi pidättää liikaa lämpöä. Sen ajateltiin isännöivän valtameriä kuten Maa, mutta lisääntynyt lämpö muutti veden höyryksi ja vuorostaan ​​sen kaasukehässä oleva lisävesihöyry pidätti yhä enemmän lämpöä, kunnes kokonaiset valtameret haihtuivat kokonaan. Venus Express osoitti jopa, että vesihöyryä poistuu edelleen Venuksen ilmakehästä avaruuteen.

Venus Express löysi myös salaperäisen korkean rikkidioksidikerroksen planeetan kaasukehästä. Tulivuoret päästävät rikkidioksidia – Venus Express havaitsi tehtävänsä aikana suuria muutoksia ilmakehän rikkidioksidipitoisuudessa. Tämä johtaa rikkihappopilviin ja pisaroihin noin 50 – 70 km: n korkeudessa -kaikki jäljellä oleva rikkidioksidi tulisi tuhoutua voimakkaassa auringon säteilyssä. Joten Venus Expressille oli yllätys löytää kaasukerros noin 100 km: n korkeudessa. On määritelty, että haihtuva rikkihappopisara vapauttaa kaasumaisen rikkihapon, joka sitten hajoaa auringonvalossa ja vapauttaa rikkidioksidikaasua.

Havainto lisää keskustelua siitä, mitä voisi tapahtua, jos maapallon ilmakehään ruiskutettaisiin suuria määriä rikkidioksidia – ehdotus siitä, miten muuttuvan ilmaston vaikutuksia maapalloon voidaan lieventää. Konsepti esiteltiin vuonna 1991 Filippiineillä sijaitsevan Pinatubo -vuoren tulivuorenpurkauksesta, jolloin purkauksesta poistunut rikkidioksidi loi pieniä rikkihappopisaroita – kuten Venuksen pilvistä – noin 20 km: n korkeudessa. Tämä synnytti sameuskerroksen ja jäähdytti planeettamme maailmanlaajuisesti noin 0.5 ºC useiden vuosien ajan. 

Koska tämä sameus heijastaa lämpöä, on ehdotettu, että yksi tapa alentaa maapallon lämpötiloja olisi ruiskuttaa ilmakehään keinotekoisesti suuria määriä rikkidioksidia. Kuitenkin Pinatubon luonnolliset vaikutukset tarjoaisivat vain väliaikaisen jäähdytysvaikutuksen. 

Venuksen valtavan rikkihappopilvikerroksen tutkiminen tarjoaa luonnollisen tavan tutkia pitkän aikavälin vaikutuksia; aluksi suojaava usva korkeammalla muuttuisi lopulta takaisin kaasumaiseksi rikkihapoksi, joka on läpinäkyvä ja päästää kaikki auringon säteet läpi. Puhumattakaan happosateen sivuvaikutuksista, jotka maapallolla voivat aiheuttaa haitallisia vaikutuksia maaperään, kasvien elämään ja veteen.

Mars

Globaali jäätyminen

Toinen naapurimme Mars on toisessa ääripäässä: vaikka sen kaasukehä on pääosin hiilidioksidia, kaasukehää ei juuri nykyään ole ollenkaan, sen kokonaistilavuus on alle 1% maapallon tilavuudesta.

Marsin nykyinen kaasukehä on niin ohut, että vaikka hiilidioksidi tiivistyy pilviin, se ei pysty pidättämään auringosta tulevaa energiaa pintaveden ylläpitämiseksi – se höyrystyy välittömästi. Alhainen paine ja suhteellisen leuto lämpötila -55 ºC (vaihteluväli -133 ºC /+27 ºC) eivät sulata avaruusaluksia sen pinnalla, mikä antaa paremmat mahdollisuudet tutkia Marsin salaisuuksia. Lisäksi koska planeetalla ei ole havaittavaa laattatektoniikkaa, neljän miljardin vuoden ikäiset kivet ovat suoraan ulottuvillamme. 

Sillä välin orbiitterimme (kiertolaisemme), mukaan lukien Mars Express, joka on tutkinut planeettaa yli 15 vuoden ajan, etsivät jatkuvasti todisteita virtaavista vesistä, valtameristä ja järvistä, antaen houkuttelevan olettamuksen, että tämä kaikki olisi voinut kerran tukea elämää.

Asteroidien ja komeettojen haihtuvien aineiden tuottamana ja tulivuorien kaasujen poistumisen vuoksi, sen kivisen sisällön jäähtyessä,  Mars on todennäköisesti syntynyt paksummalla kaasukehällä.  Mutta se ei yksinkertaisesti ole voinut pitää kiinni kaasukehästään sen pienemmän massan ja pienemmän painovoiman vuoksi. Lisäksi sen alkuperäinen korkeampi lämpötila olisi antanut enemmän energiaa kaasumolekyyleille sen kaasukehässä, jolloin ne olisivat voineet paeta helpommin. Ja koska se oli menettänyt myös magneettikenttänsä historiansa alussa, jäljelle jäänyt kaasukehä altistui myöhemmin aurinkotuulelle – jatkuvalle virtaukselle ladattuja hiukkasia auringosta – joka aivan kuten Venuksessa, se poistaa edelleen kaasukehää.

Pienen kaasukehän vuoksi, pintavesi siirtyi pinnan alle ja vapautui valtavina välähdyksinä vain silloin, kun iskut (asteroidit ja komeetat) lämmittivät pintaa  ja vapauttivat pinnanalaista vettä ja jäätä. Vesi on myös lukittuna polaarisiin jääpeitteisiin. 

Mars Express havaitsi äskettäin myös nestemäisen veden altaan, joka oli hautautunut kahden kilometrin syvyyteen pinnasta. Voisiko todisteet elämästä olla myös pinnan alla? 

Tämä kysymys on Euroopan ExoMars -roverin ytimessä, ja sen oli määrä tulla markkinoille vuonna 2020 ja laskeutua Marsiin vuonna 2021 poratakseen jopa kaksi metriä pinnan alapuolelle hakemaan ja analysoimaan näytteitä biomarkkereista. Siitä enemmän seuraavassa liitteessä:

Lähde: ESA (European Space Agency)

https://exploration.esa.int/web/mars/-/46048-programme-overview

Mutta tämä onkin sitten Marsin elämän mahdollisuuden kannalta toinen kysymys?

Lopuksi

Huolimatta samoista ainesosista, maapallon naapurit ovat kärsineet tuhoisista ilmastokatastrofeista, eivätkä ole pystyneet pidättämään vettä pitkään. Venus tuli liian kuumaksi ja Mars liian kylmäksi; vain Maasta tuli elämälle otollinen planeetta juuri sopivissa olosuhteissa. Tulemmeko lähelle Marsin kaltaista edellistä jääkautta? Kuinka lähellä olemme Venusta kärsivää karkaavaa kasvihuoneilmiötä? 

Näiden planeettojen kehityksen ja niiden ilmakehän roolin ymmärtäminen on äärimmäisen tärkeää ymmärtääksemme ilmastonmuutoksia omalla planeetallamme, koska lopulta samat fysiikan lait hallitsevat kaikkia. Kiertoradalla olevasta avaruusaluksestamme saadut tiedot muistuttavat luonnollisesti siitä, että ilmaston vakautta ei pidä pitää itsestäänselvyytenä.

Joka tapauksessa hyvin pitkällä aikavälillä – miljardeja vuosia tulevaisuudessa – maapallon kasvihuoneilmiössä tapahtuva muutos on väistämätön tulos ikääntyvän Auringon käsissä. Aiemmin elämää antava tähtemme turpoaa ja kirkastuu, ja se säteilee maapallon herkkään järjestelmään tarpeeksi lämpöä valtameriemme keittämiseksi ja lähettää sen samalla tielle, kuin sen paha kaksonen Venus.

Muutamme luontoa nopeammin kuin missään muussa historian vaiheessa. Ymmärtääksemme maapallon järjestelmän monimutkaisuuden ja ihmisen toiminnan vaikutukset luonnon prosesseihin, ne ovat valtavia ympäristöhaasteita. Satelliitit ovat elintärkeitä planeettamme sykkeen mittaamiseen, -tarvittavien tietojen toimittamiseen, jotta voimme ymmärtää ja seurata kallisarvoista maailmaamme, ja tehdä päätöksiä tulevaisuutemme turvaamiseksi. Maan havaintotiedot ovat myös avain lukemattomiin käytännön sovelluksiin jokapäiväisen elämän parantamiseksi ja talouden edistämiseksi.

Lähde: ESA (European Space Agency)

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/How_Venus_and_Mars_can_teach_us_about_Earth

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu