Yaklaşık olarak her iki Dünya yılında bir, Mars'ın güney yarıküresine yaz geldiğinde, bir pencere açılır: Sadece o mevsimde su buharı verimli şekilde Mars atmosferinin aşağı katmanlarından yukarı katmanlarına yükselebilir. Orada, rüzgarlar bu ender gazı kuzey kutbuna taşır. Su buharının bir kısmı bozunup uzaya kaçarken, geri kalanı kutupların yakınlarında yeniden aşağı batar.

Moskova Fizik ve Teknoloji Üniversitesi ile Max Planck Enstitüsü Güneş Sistemi Araştırmaları bilimcileri, bu alışılmadık Mars su çevrimini, Geophysical Research Letters dergisinde yayımlanan bir makalede paylaştı. Ekibin yaptığı bilgisayar simülasyonları, su buharının, Mars atmosferinin ortalarındaki soğuk hava engelinin nasıl üstesinden geldiğini ve daha yüksek atmosferik katmanlara ulaştığını gösteriyor. Bu, Mars'ın Dünya'dan farklı olarak neden suyunun büyük bölümünü yitirdiğini açıklayabilir.

Milyarlarca yıl önce, Mars su bakımından zengin bir gezegendi; nehirleri, hatta bir okyanusu vardı. O zamandan bu yana, komşu gezegenimiz dramatik bir şekilde değişti. Günümüzde yüzeyinde sadece küçük miktarlarda donmuş su var; atmosferinde ise eser miktarda su buharı bulunuyor. Yani gezegen, başlangıçta sahip olduğu suyun en az %80'ini yitirmiş.

Mars atmosferinin yukarılarında, güneşten gelen morötesi ışınım, su moleküllerini hidrojen (H) ile hidroksil radikallere (OH) ayrıştırıyor. Hidrojen oradan geri döndürülemez şekilde uzaya kaçıyor. Uzay probları ve uzay teleskopları ile yapılan ölçümler, bugün bile Mars'ın hâlâ bu şekilde su yitirmekte olduğunu gösteriyor. Peki ama bu nasıl olabiliyor? Mars atmosferinin orta katmanları, tıpkı Dünya'nın tropopozu (troposferin üst sınırı) gibi, aslında yükselen gazı durdurmalıydı. Sonuçta, bu bölge genellikle o kadar soğuk olur ki, su buharı buza dönüşür. Nasıl oluyor da Mars'ın su buharı daha yüksek hava katmanlarına ulaşabiliyor?

Araştırmacıların yaptığı simülasyon, bir tür pompayı andıran ve şimdiye dek bilinmyen bir mekanizmayı açığa çıkardı. Ekibin modeli, yüzeyden 160 km irtifaya kadar Mars'ı çevreleyen tüm gaz zarfındaki akışları kapsamlı şekilde tanımlıyor. Hesaplamalar, normalde buz gibi soğuk olan orta atmosferin, günde iki kez su buharının geçebileceği duruma geldiğini gösteriyor; ama sadece belli bir yerde ve yılın belli bir zamanında.

Mars'ın yörüngesi bunda belirleyici rol oynuyor. Aşağı-yukarı iki Dünya yılı süren Güneş çevresindeki yolu, gezegenimizinkinden çok daha eliptik. Güneş'e en yakın olduğu noktada (güney yarıkürenin yazıyla hemen hemen çakışıyor), en uzak olduğu noktaya kıyasla yıldızımıza 42 milyon km daha yakın oluyor Mars. Dolayısıyla güney yarıküresinin yazı, kuzey yarıküresinin yazından ciddi ölçüde daha sıcak oluyor.



Güney yarıküre yazı sırasında, günün belli zamanlarında su buharı yerel olarak (sadece o bölgede) daha sıcak hava kütleleriyle yükselebiliyor ve üst atmosfere ulaşabiliyor. Üst atmosferik katmanlarda, hava akışı gazı kuzey kutbuna taşıyor ve orada soğuyup yeniden aşağı iniyor. Ancak su buharının bir bölümü bu çevrimden firar ediyor: Güneş ışınımının etkisiyle, su moleküllerinin bütünlüğü bozuluyor ve hidrojen uzaya firar ediyor.

Bir başka Mars tuhaflığı, bu sıradışı hidrolojik çevrimi güçlendirebillir: Tüm gezegene yayılan ve birkaç yıl arayla Mars'ın başına dert olan devasa toz fırtınaları. Böyle fırtınalar en son 2018 ile 2007 yıllarında olmuş ve Mars yörüngesindeki uzay problarınca ayrıntılı bir şekilde belgelenmişti. Böyle bir fırtına sırasında atmosfere savrulan toz miktarı, su buharının yüksek hava katmanlarına taşınmasını sağlayabilir.



Araştırmacılar, 2007 toz fırtınası sırasında, güney yarıküredeki fırtınasız bir yaza kıyasla iki kat daha fazla su buharının üst atmosfere ulaştığını hesapladı. Toz parçacıkları güneş ışığını soğurup ısındıklarından, tüm atmosferdeki sıcaklık 30 derece kadar yükselebiliyor. Dolayısıyla toz fırtınaları da Mars'ın su yitirmesine katkıda bulunmuş oluyor.