Warmte op Mars was gevolg van wolken koolzuursneeuw

Op Mars heeft een kleine vier miljard jaar geleden waarschijnlijk water gestroomd. Het was toen warmer op de planeet dan nu, maar de hogere temperaturen zijn niet te verklaren via de conventionele broeikas-mechanismen. De Franse planeetonderzoekers François Forget en Raymond Pierrehumbert geven in Science van 14 november een mogelijke verklaring: wolken van kooldioxide kaatsten infrarode straling terug naar het Marsoppervlak.

De atmosfeer van Mars bestond vier miljard jaar geleden waarschijnlijk, net als nu, grotendeels uit kooldioxide, met geringe hoeveelheden waterdamp. Maar de intensiteit van het zonlicht was toen zo'n 25 procent geringer dan nu. Berekeningen aan de hand van klimaatmodellen hebben laten zien dat kooldioxide onder die omstandigheden in de Marsatmosfeer zou moeten condenseren, waardoor de broeikaswerking van dit gas zou afnemen. Alternatieve mechanismen, zoals geothermische opwarming, een wat hetere zon, of een broeikas-opwarming door methaan, boden in dit opzicht geen soelaas.

Daar kwam nog bij dat deze modellen voorspelden dat er in de Marsatmosfeer ook wolken van deeltjes vast kooldioxide zouden ontstaan. Die zouden méér zonlicht terug de ruimte in kaatsen, en het op Mars dus alleen nog maar kouder maken. Maar de twee Franse onderzoekers hebben nu gevonden dat het effect van deze wolken wat ingewikkelder is. De wolken kaatsen niet alleen zonlicht terug naar de ruimte, maar kaatsen ook de warmtestraling van Mars terug naar het oppervlak. En de opwarming als gevolg van dit laatste mechanisme blijkt belangrijker te zijn dan de afkoeling als gevolg van het eerste.

In hun artikel rekenen de onderzoekers voor dat deze terugkaatsing van infrarode straling afhangt van de grootte van de wolkendeeltjes. Deeltjes kleiner dan enkele micrometers zouden de van Mars komende warmtestraling vrijwel ongehinderd doorlaten, zoals ook de eerdere modellen voorspelden, maar grotere deeltjes kaatsen die straling aan hun basis terug naar Mars. Onder de wolken treedt een netto opwarming op wanneer de deeltjes een straal van meer dan 6 tot 8 micron hebben, terwijl men verwacht dat in de Marswolken deeltjes met een straal tot 100 micron konden ontstaan. Het dan optredende broeikaseffect zou, mede door de warmte-absorptie van waterdamp, de temperatuur aan het Marsoppervlak tot boven het vriespunt kunnen laten stijgen.