Många funktioner på Mars ytan antyder närvaron av flytande vatten tidigare. Dessa sträcker sig från Valles Marineris, ett 4 000 km långt och 7 km djupt kanjonsystem, till de små hematitkulorna som kallas ”blåbär”. Dessa funktioner tyder på att flytande vatten spelade en viktig roll i att forma Mars.
Vissa studier visar att dessa funktioner har vulkaniskt ursprung, men en ny studie från två forskare vid Carl Sagan Institute och NASA Virtual Planet Laboratory sätter fokus tillbaka på flytande vatten. Modellen som de två kom med säger att, om andra villkor var uppfyllda, kunde cirrusmoln ha gett den nödvändiga isoleringen för att flytande vatten skulle rinna. De två forskarna, Ramses M. Ramirez och James F. Kasting, konstruerade en klimatmodell för att testa deras idé.
Cirrusmoln är tunna, vittiga moln som förekommer regelbundet på jorden. De har också setts på Jupiter, Saturn, Uranus, eventuellt Neptun och på Mars. Cirrusmoln i sig producerar inte regn. Oavsett nederbörd som de producerar, i form av iskristaller, förångas innan de når ytan. Forskarna bakom denna studie fokuserade på cirrusmoln eftersom de tenderar att värma luften under dem med 10 grader Celsius.
Om tillräckligt med Mars täcktes av cirrusmoln, skulle ytan vara tillräckligt varm för att flytande vatten skulle rinna. På jorden täcker cirrusmoln upp till 25% av jorden och har en mätbar uppvärmningseffekt. De tillåter solljus in, men absorberar utgående infraröd strålning. Kasting och Ramirez försökte visa hur samma sak skulle kunna hända på Mars, och hur mycket cirrus molntäcke skulle behövas.
Cirrusmolnen i sig skulle inte ha skapat all värme. Påverkan från kometer och asteroider skulle ha skapat värmen och omfattande cirrusmolnskydd skulle ha fångat den värmen i den Martiska atmosfären.
De två forskarna genomförde en modell, kallad en en-kolonn radiativ-konvektiv klimatmodell. De testade sedan olika iskristallstorlekar, den del av himlen som täcktes av cirrusmoln och tjocklekarna på dessa moln för att simulera olika förhållanden på Mars.
De fann att under de rätta omständigheterna kunde molnen i den tidiga Martiska atmosfären vara 4 till 5 gånger längre än på jorden. Detta gynnar idén att cirrusmoln kunde ha hållit Mars tillräckligt varm för flytande vatten. Men de fann också att 75% till 100% av planeten måste täckas av cirrus. Den mängden molntäckning verkar osannolikt enligt forskarna, och de antyder att 50% skulle vara mer realistiska. Denna siffra liknar jordens molntäcke, inklusive alla molntyper, inte bara cirrus.
När de justerade parametrarna för sin modell fann de att tjockare moln och mindre partikelstorlekar minskade värmningseffekten av cirrusmolnskyddet. Detta lämnade en mycket tunn uppsättning parametrar där cirrusmoln kunde ha hållit Mars varm nog för flytande vatten. Men deras modellering visade också att det finns ett sätt som cirrusmoln kunde ha gjort jobbet.
Om den forntida Martian yttemperaturen var lägre än 273 Kelvin, det värde som användes i modellen, skulle det vara möjligt för cirrusmoln att göra sin sak. Och det skulle bara behöva vara lägre med 8 grader Kelvin för att det ska hända. Ibland i jordens förflutna har yttemperaturen varit lägre med 7 grader Kelvin. Frågan är, kan Mars ha haft en liknande lägre temperatur?
Så var lämnar det oss? Vi har inget definitivt svar än. Det är möjligt att cirrusmoln på Mars kunde ha hjälpt till att hålla planeten varm nog för flytande vatten. Modelleringen gjord av Ramirez och Kasting visar oss vilka parametrar som krävdes för att detta skulle kunna ske.
