Az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Csillagászati Intézetének kutatói, Pál Bernadett és Kereszturi Ákos higroszkópos sók vizsgálatával kis mennyiségű folyékony víz megjelenését modellezték a Mars bolygó teljes felszínén. A higroszkópos sók közvetlenül a légkörből kötik meg a vízpárát, és ezáltal folyékony sós vizes oldatot képesek alkotni. A számítógépes modellezés eredményei szerint a víz megjelenésére a Marson tavasszal és nyáron a késő esti és kora hajnali órák lehetnek megfelelőek, az északi féltekén nagyobb kiterjedésben, mint a délin. A kutatás részleteit bemutató publikáció az Icarus szaklapban jelent meg.

A földön kívüli élet lehetőségeit kutató projektek fókuszában sokszor az általunk ismert élet számára elengedhetetlen folyékony víz jelenlétének vizsgálata áll. A kutatók álláspontja szerint a szomszédos Marson ugyan évmilliókkal ezelőtt még nagyobb mennyiségben volt jelen víz, azonban a gyenge gravitáció és a mágneses védőburok, vagyis a magnetoszféra hiánya miatt ennek nagy része mára az űrbe szökhetett. A bolygó maradék vízkészletei napjainkban vízpára, illetve túlnyomó részben jég formájában vannak jelen. A Marson uralkodó átlagosan −60 Celsius-fok (°C) körüli hőmérséklet és a roppant alacsony légnyomás következtében még ha meg is olvad a felszíni vízjég, hamar elpárolog, vagy jégből egyből gázfázisba szublimál, és nem képes stabilan megmaradni folyékony halmazállapotban.

A sós vizes oldatok azonban jóval alacsonyabb hőmérsékleten is folyékonyak lehetnek. A Mars felszínén a Phoenix űrszonda, később pedig a Curiosity marsjáró is kimutatott különféle perklorát sókat – például kalcium-perklorát formájában –, amelyek erősen higroszkópos tulajdonságuk miatt segítik az elfolyósodás folyamatát. Ennek során a szilárd halmazállapotú só olyan sok vizet vesz fel, hogy folyékony anyaggá válik. A folyamatot kémiai laboratóriumi körülmények között gyakran vizsgálják, ismerete fontos többek között az élelmiszerek minőségének megőrzésére irányuló vizsgálatok vagy az agrártudományi kutatások terén is.

A Marson eddig nem végeztek az elfolyósodás folyamatára irányuló helyszíni kísérleteket, így a jelenség egyelőre főként számítógépes modellezéssel vizsgálható. A tervek szerint a Mars felszínén 2023-ban az európai ExoMars programban fogják először vizsgálni az elfolyósodást. A HABIT (HabitAbility: Brine Irradiation and Temperature) műszeregyüttes BOTTLE nevű kísérletére (Brine Observation Transition To Liquid Experiment) a Rosalind Franklin rovert szállító orosz Kazacsok leszállóegységen kerül majd sor. A többféle só párafelfogó képességének majdani vizsgálatát végző műszeregyüttes fejlesztésében, illetve a vele való kutatásokban a CSFK kutatói is részt vesznek. Egy adott sós vizes oldat megjelenésének minimumfeltétele a kellő hőmérséklet-, illetve légköri páratartalom-értékek megléte, amelyek minden só esetében eltérőek. A mostani magyar kutatásban vizsgált magnézium-perklorát és kalcium-perklorát elegendően magas páratartalom esetén már roppant alacsony, −70 °C körüli hőmérséklet felett is folyékony lehet.

 „Évek óta foglalkozom a folyékony marsi víz megjelenési lehetőségeinek modellezésével, a Marson végzett első igazi kísérlet eredményeiből pedig rengeteget tanulhatunk majd. Izgatottan várom az ExoMars BOTTLE kísérletének első eredményeit” – mondta Pál Bernadett, a CSFK Csillagászati Intézetének doktorandusz kutatója, az Icarus folyóiratban megjelent szakcikk vezető szerzője.

A magyar kutatók mostani eredményei alapján tavasztól késő nyárig mindkét féltekén egy teljes marsi évet vizsgálva megjelenhet a kalcium-perklorát vizes oldata. Helyi marsi idő szerint erre késő estétől a kora hajnali órákig van esély, és hajnali egy óra körül várható a legnagyobb valószínűséggel. A teljes bolygófelszínt vizsgálva a késő esti órákban az északi félteke 30. szélességi fok feletti területein szinte bárhol megjelenhetnek elfolyósodott sók, a hajnali órákban pedig a nagy medencék rajzolódnak ki az elfolyósodás vizsgálata szempontjából érdekes területekként (Acidalia Planitia és Utopia Planitia). Az ExoMars rover tervezett leszállóhelye, Oxia Planum mind a késő esti, mind a kora hajnali órákban ideális helyszíne lehet a folyékony vízfázis megjelenésének. A déli féltekén pedig a visszahúzódó évszakos jégsapka peremén jelenhet meg átmenetileg kis mennyiségű folyékony víz.

„Pál Bernadett és dr. Kereszturi Ákos legfrissebb munkájának köszönhetően lényeges információkat szereztünk a marsi sós vizes oldatok megjelenéséről, ami fontos azok biológiai potenciáljának megértéséhez. Az oldatok tér- és időbeli előfordulását bemutató mostani magyar kutatás egy másik klímamodellt felhasználva is hasonló eredményekre vezetett, mint amit mi közzétettünk a 2020-ban megjelent cikkünkben, ez pedig megerősíti mindkét kutatás eredményeit” – fejtette ki véleményét az amerikai USRA Lunar and Planetary Institute-ban dolgozó Dr. Edgard Rivera-Valentín bolygókutató, a NASA fiatal kutatói ösztöndíjasa. „Az évszakok és napszakok hatásának alapos vizsgálata révén ez a munka hozzájárul a tudományterület fejlődéséhez, valamint támogatást nyújt a Marsra induló jövőbeli küldetések megvalósításához, így többek között az ExoMars BOTTLE kísérlethez is értékes új ismereteket biztosít” – tette hozzá az amerikai tudós.

Marstérkép, ideális helyek

Pál Bernadett doktori kutatási munkáját az NKFIH COOP-NN-116927 projekt támogatta. Az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont MTA Kiváló Kutatóhely tanúsítvánnyal rendelkezik.