मंगल एक शुष्क स्थान है, और वायुमंडल में जलवाष्प की एक छोटी मात्रा के अलावा, सारा पानी बर्फ के रूप में मौजूद है। लेकिन यह हमेशा शुष्क नहीं था। ग्रह के पिछले गीले अध्याय के साक्ष्य सतह को दर्शाते हैं। जेज़ेरो क्रेटर जैसे पेलियोलेक्स, जिन्हें जल्द ही नासा के पर्सवेरेंस रोवर द्वारा खोजा जाएगा, मंगल के प्राचीन अतीत के पुख्ता सबूत प्रदान करते हैं। लेकिन उस सारे पानी का क्या हुआ?
यह निश्चित रूप से अंतरिक्ष में गायब हो गया। लेकिन जब? और कितनी जल्दी?
एक नए अध्ययन में कहा गया है कि मंगल ने अपना वायुमंडल और पानी अपेक्षाकृत जल्दी खो दिया। कुछ ही समय में, भूगर्भीय रूप से कहें तो, धूल भरी आंधियों की सहायता से वह सारा पानी गायब हो गया।
नए अध्ययन का शीर्षक है ' मंगल ग्रह से हाइड्रोजन का पलायन मौसमी और धूल भरी आंधी पानी के परिवहन द्वारा संचालित होता है ।' प्रमुख लेखक शेन स्टोन हैं, जो एक पूर्व प्रयोगशाला रसायनज्ञ हैं, जो अब यूनिवर्सिटी ऑफ़ एरिज़ोना लूनर एंड प्लैनेटरी लेबोरेटरी में स्नातक छात्र हैं। पेपर साइंस जर्नल में प्रकाशित हुआ है।
यह नया शोध नासा के डेटा पर केंद्रित है मावेना (मार्स एटमॉस्फियर एंड वोलेटाइल इवोल्यूशन) अंतरिक्ष यान। MAVEN का काम है 'मंगल के ऊपरी वायुमंडल और आयनमंडल की जांच करना और कैसे सौर हवा इस वातावरण से वाष्पशील यौगिकों को अलग करती है।' मावेन 2014 से मंगल की परिक्रमा कर रहा है और इसका मिशन 2030 तक चलेगा।
'हम जानते हैं कि अरबों साल पहले, मंगल की सतह पर तरल पानी था,' स्टोन ने कहा प्रेस विज्ञप्ति . 'वहाँ एक मोटा वातावरण रहा होगा, इसलिए हम जानते हैं कि मंगल ने किसी तरह अपना अधिकांश वातावरण अंतरिक्ष में खो दिया है। मावेन इस नुकसान के लिए जिम्मेदार प्रक्रियाओं को चिह्नित करने की कोशिश कर रहा है, और इसका एक हिस्सा यह समझ रहा है कि मंगल ने अपना पानी कैसे खो दिया।
लगभग हर 4.5 घंटे में, MAVEN मंगल ग्रह के वायुमंडल में नीचे उतरता है और एक स्पेक्ट्रोमीटर के साथ चार्ज किए गए H2O आयनों को मापता है। यह इन मापों को ग्रह की सतह से लगभग 161 किमी (100 मील) ऊपर लेता है। यह वातावरण में गहरी डुबकी भी लगाता है, जहां यह एक बार में 20 कक्षाओं के लिए लगभग 125 किमी (77.6 मील) तक गोता लगाता है, प्रत्येक डुबकी पांच दिनों तक चलती है। उस ऊंचाई पर, वातावरण अधिक सघन होता है।
MAVEN के मिशन प्रोफाइल का मतलब है कि यह मंगल के पूरे ऊपरी वायुमंडल और विभिन्न अक्षांशों पर माप ले सकता है। बार-बार माप से, वैज्ञानिक वातावरण में जल वाष्प की मात्रा की गणना कर सकते हैं।
नासा के MAVEN अंतरिक्ष यान का मंगल की परिक्रमा करते कलाकार का चित्रण। छवि: नासा का गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर
मावेन ने मंगल के ऊपरी वायुमंडल में आश्चर्यजनक रूप से बड़ी मात्रा में जलवाष्प पाया, जहां से इसे तेजी से हटा दिया गया। पानी और उसका विनाश मंगल के प्राचीन इतिहास का एक आकर्षक सुराग है।
हबल मावेन के साथ मंगल ग्रह के पानी को देख रहा है, और दोनों मिशनों ने पाया है कि मंगल ग्रह के पानी की कमी ग्रह के मौसम के अधीन है। जब ग्रह सूर्य के सबसे निकट होता है, तो वार्मिंग ग्रह के जल की अधिक बर्फ को पिघला देती है। वाष्प तब ऊपरी वायुमंडल में उगता है जहां यह अंतरिक्ष में विलुप्त हो जाता है।
अपने अध्ययन में लेखक बताते हैं कि 'ऊपरी वातावरण में H2O बहुतायत में एक दोहराने योग्य मौसमी प्रवृत्ति होती है, जो दक्षिणी गर्मियों में LS = 250 ° और 270 ° के बीच चरम पर होती है ...'
लेकिन जल वाष्प के नुकसान में मौसमी वार्मिंग केवल एक योगदान कारक है।
'मौसमी और धूल भरी आंधी-ऊपरी वायुमंडल में पानी की मध्यस्थता से अरबों साल पहले की गर्म और गीली अवस्था से लेकर आज हम जिस ठंडे और शुष्क ग्रह का निरीक्षण करते हैं, उसके गर्म और गीले राज्य के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।'
'मंगल से हाइड्रोजन का पलायन मौसमी द्वारा संचालित होता है'
और स्टोन एट अल, 2020 द्वारा 'पानी का धूल तूफान परिवहन'।
ग्रहों धूल चक्र पानी और हाइड्रोजन के नुकसान में भी योगदान देता है। इस काम के पीछे स्टोन और अन्य शोधकर्ताओं ने पाया कि धूल भरी आंधी- दोनों क्षेत्रीय और वैश्विक जो लगभग हर 10 साल में होती हैं - भी वातावरण को गर्म करती हैं, जिससे पानी की तेजी से कमी होती है।
विशेष रूप से, उन्होंने पाया कि 'जून 2018 के वैश्विक धूल तूफान के दौरान, औसत एच 2 ओ मिश्रण अनुपात 2.4 के कारक से 2 दिनों में 3.0 से 7.1 पीपीएम के औसत मूल्य से बढ़ गया। मौसमी और धूल भरी आंधी के बाद पानी की बहुतायत में वृद्धि जारी रही, एलएस = 204 डिग्री पर मूल्यों> 60 पीपीएम तक पहुंच गया। इस घटना में हमारे द्वारा देखी गई उच्चतम लगातार H2O बहुतायत शामिल है, जो 2018 के अंत में 5 महीनों से अधिक के लिए दसियों पीपीएम पर है।'
ये परिणाम मंगल ग्रह के पानी के नुकसान के मौजूदा मॉडल का खंडन करते हैं। उस समझ के अनुसार, जल की बर्फ जलवाष्प में उदात्त हो जाती है और निचले वातावरण में सूर्य के अबाधित विकिरण से नष्ट हो जाती है।
जैसा कि लेखक अपने पेपर में बताते हैं, 'एच उत्पादन का प्रारंभिक अध्ययन और एच 2 ओ के उपेक्षित आयनोस्फेरिक विनाश से बच गया क्योंकि एच 2 ओ को हाइग्रोपॉज़ द्वारा कम ऊंचाई तक सीमित माना गया था। बाद में, यह पाया गया कि हाइग्रोपॉज़ मौसम के साथ ऊंचाई में भिन्न होता है, जिससे यह अनुमान लगाया जाता है कि ऊंचे तापमान के कारण धूल भरी आंधी के दौरान H2O संतृप्ति बिल्कुल नहीं हो सकती है।
ये नए परिणाम उस ज्ञान में से कुछ को उलट देते हैं।
'यह महत्वपूर्ण है क्योंकि हमने मंगल के ऊपरी वायुमंडल में किसी भी पानी को देखने की बिल्कुल भी उम्मीद नहीं की थी,' स्टोन ने कहा। 'अगर हम मंगल की तुलना पृथ्वी से करते हैं, तो पृथ्वी पर पानी हाइग्रोपॉज़ नामक किसी चीज़ के कारण सतह के करीब सीमित है। यह वायुमंडल में सिर्फ एक परत है जो ऊपर की ओर जाने वाले किसी भी जल वाष्प को संघनित (और इसलिए बंद) करने के लिए पर्याप्त ठंडी है। ”
सामान्य वर्षों के दौरान मंगल पर लगातार जलवाष्प का नुकसान होता रहता है। इमेज क्रेडिट: NASA/स्टोन एट अल, 2020।
हाइग्रोपॉज़ ग्रहों के वायुमंडल में कई 'विराम' में से एक है। अनिवार्य रूप से, वे एक ऐसा क्षेत्र हैं जहां कुछ बदलता है। पृथ्वी का सबसे प्रसिद्ध एक क्षोभमंडल और समताप मंडल के बीच का क्षोभमंडल हो सकता है। समताप मंडल में, जैसे-जैसे आप ऊपर जाते हैं, तापमान बढ़ता जाता है, लेकिन क्षोभमंडल में ऊंचाई के साथ तापमान कम होता जाता है। ट्रोपोपॉज़ दोनों के बीच का क्षेत्र है।
हाइग्रोपॉज समान है। क्ले एट. अल. 1979 में पाया गया कि पृथ्वी पर, समताप मंडल के माध्यम से उच्च ऊंचाई के साथ जल वाष्प मिश्रण अनुपात में वृद्धि हुई है। लेकिन ट्रोपोपॉज़ से 2 या 3 किमी ऊपर जल वाष्प मिश्रण अनुपात का एक न्यूनतम न्यूनतम होता है। उन्होंने इसे हाइग्रोपॉज नाम दिया।
दक्षिणी गर्मियों के दौरान और क्षेत्रीय और वैश्विक धूल भरी आंधी के दौरान, अंतरिक्ष में पानी की कमी तेज हो जाती है। इमेज क्रेडिट: NASA/स्टोन एट अल, 2020।
हाइग्रोपॉज़ मूल रूप से एक ठंडा क्षेत्र है जिसके कारण जल वाष्प संघनित हो जाता है और ऊपर की ओर यात्रा करना बंद कर देता है। जैसा कि स्टोन कहते हैं, हाइग्रोपॉज़ के ऊपर कोई जल वाष्प नहीं होना चाहिए। लेकिन वहाँ है, और शोधकर्ताओं की टीम के अनुसार, इसका मतलब है कि मंगल का हाइग्रोपॉज़ इतना ठंडा नहीं है कि वाष्प को संघनित करने के लिए मजबूर कर सके।
चूंकि मंगल का हाइग्रोपॉज कमजोर है, वाष्प ऊपरी वायुमंडल में इतनी अधिक यात्रा करती है कि आयन बहुत जल्दी टूट जाते हैं, और परिणामी उपोत्पाद अंतरिक्ष में खो जाते हैं।
मंगल के पानी की कमी के लिए एक मौसमी तत्व है। दक्षिणी गर्मियों के दौरान, ग्रह गर्म होता है और अधिक जल वाष्प छोड़ता है। क्षेत्रीय और वैश्विक धूल भरी आंधी भी पानी के नुकसान के महत्वपूर्ण चालक हैं। इमेज क्रेडिट: NASA/स्टोन एट अल, 2020।
'इसके वायुमंडल और अंतरिक्ष में पानी का नुकसान एक प्रमुख कारण है कि गर्म और गीली पृथ्वी की तुलना में मंगल ग्रह ठंडा और शुष्क है। MAVEN के इस नए डेटा से एक प्रक्रिया का पता चलता है जिसके द्वारा यह नुकसान आज भी हो रहा है,' स्टोन ने कहा।
लेकिन मंगल के अतीत में यह कैसे चला? मंगल कभी गर्म और गीला था, शायद कई अलग-अलग मौकों पर। यह नया ज्ञान हमें मंगल के अतीत के बारे में क्या बताता है?
टीम ने अपने निष्कर्ष निकाले और एक अरब साल पीछे काम किया। उन्होंने पाया कि यह जल हानि तंत्र एक वैश्विक महासागर के आंशिक नुकसान के लिए जिम्मेदार हो सकता है यदि मंगल के पास वास्तव में एक होता।
'अगर हम पानी लेते हैं और इसे मंगल की पूरी सतह पर समान रूप से फैलाते हैं, तो नई प्रक्रिया के कारण अंतरिक्ष में खो गया पानी का महासागर 17 इंच से अधिक गहरा होगा,' स्टोन ने कहा। 'एक अतिरिक्त 6.7 इंच पूरी तरह से वैश्विक धूल भरी आंधी के प्रभाव के कारण खो जाएगा।'
प्राचीन मंगल महासागर की एक कलाकार की छाप। इस नए शोध के अनुसार, मंगल का पानी कम से कम वैश्विक और क्षेत्रीय धूल भरी आंधियों के कारण अंतरिक्ष में खो गया था। छवि: ईएसओ / एम। कोर्नमेसर, एन. राइजिंगर के माध्यम से
वैश्विक धूल भरी आंधी पानी के नुकसान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उन विशाल तूफानों में से एक के दौरान, ऊपरी वायुमंडल में 20 गुना अधिक पानी ले जाया जा सकता है। के तौर पर प्रेस विज्ञप्ति अध्ययन के साथ कहते हैं, 45 दिनों का एक वैश्विक धूल तूफान ऊपरी वायुमंडल में उतना ही जल वाष्प ले जा सकता है जितना कि 687 पृथ्वी दिनों के नियमित तूफान मुक्त मंगल वर्ष के दौरान।
हालांकि इस अध्ययन में सीमाएं हैं। टीम एक अरब साल से अधिक समय तक एक्सट्रपलेशन करने में सक्षम नहीं थी, क्योंकि यह संभावना नहीं है कि हाइग्रोपॉज़ वही था जो बहुत पहले था। यह संभवतः अधिक मजबूत था, जिसका अर्थ है कि जल वाष्प के लिए ऊपरी वायुमंडल तक पहुंचना अधिक कठिन था।
स्टोन ने कहा, 'इससे पहले कि हम जिस प्रक्रिया का वर्णन करते हैं, वह काम करना शुरू कर दे, अंतरिक्ष में पहले से ही वायुमंडलीय पलायन की एक महत्वपूर्ण मात्रा होनी चाहिए।' 'हमें अभी भी इस प्रक्रिया के प्रभाव को कम करने की जरूरत है और जब यह काम करना शुरू हुआ।'
इसी तरह के वायुमंडलीय अध्ययनों के लिए स्टोन के दिमाग में एक और लक्ष्य है। शनि के चंद्रमा टाइटन का अपना गतिशील वातावरण है जहां कार्बनिक रसायन सक्रिय है। यह सतह पर तरल के साथ पृथ्वी के अलावा एकमात्र सौर मंडल का पिंड भी है।
'टाइटन का एक दिलचस्प माहौल है जिसमें कार्बनिक रसायन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है,' स्टोन ने कहा। 'एक पूर्व सिंथेटिक कार्बनिक रसायनज्ञ के रूप में, मैं इन प्रक्रियाओं की जांच करने के लिए उत्सुक हूं।'