Härmatis Marsi hiidvulkaanide tippudel

Paar nädalat tagasi kirjutasime Marsi põhjapooluse lähistel asuvast hiiglaslikust Koroljevi kraatrist, mis on aastaringselt täidetud kilomeetreid paksu veejää kihiga. Teades, et Marsi pidevalt jahedaid pooluseid katavad võrdlemisi kogukad polaarmütsid, ei olnud see ka otseselt üllatav. Nüüd on aga veejääd avastatud Marsi ekvaatori lähistel kõrguvate Tharsise vulkaanide ja Päikesesüsteemi suurima vulkaani Olympos Monsi tipust - paikadest, kust seda ei oodatud leida.

Kolm suurimat Tharsise vulkaani - Ascraeus Mons, Pavonis Mons ja Arsia Mons - ulatuvad Marsi nullist kuni 18 kilomeetri kõrgusele*. Neist veidi eemal asuv 600 kilomeetrit lai Olympos Mons ulatub aga nullist 22 ja jalamilt lausa 26 kilomeetri kõrgusele, olles sellega üldse Päikesesüsteemi kõrgeim tipp. Näiteks Maal on suurim mägi Mauna Loa nimeline vulkaan Hawaii saarestikus, mis ulatub sügavalt ookeani põhjast algavalt jalamilt mõõdetult vaid veidi üle 9 kilomeetri.

Marsi topograafiline kaart selle kõige suuremate vulkaanidega. Heledam viirg on ala mille ESA Mars Express pildistas mõned aastat tagasi üles kõrglahutuses.

Kuna Tharsise vulkaanid ja Olympos Mons on nõnda kõrged, ulatuvad nende tipud ja nendel asuvad kaldeerad ehk vulkaanikraatrid niigi ülihõredast Marsi atmosfäärist peaaegu välja. Erinevalt Maa mäetippudest, mis on pidevalt külmad, hoiab päevane otsene päikesekiirgus ja atmosfääri hõredus Marsi vulkaanide tipud võrdlemisi soojad. Seepärast arvati siiani, et sinna ei saa moodustuda näiteks öine veejääst koosnev härmatis. Nüüd aga on Euroopa Kosmoseagentuuri ja Venemaa Roscosmose ühisprojekti raames Marsi ümber tiirlev ExoMars Orbiter ning ESA Mars Express nimeline orbiiter suutnud kõrgete vulkaanide tipust leida just nimelt seda.

Kuigi sealne härmatis on üliõhukene (kusagil inimese juuksekarva paksune) ning püsib vaid paar tundi enne päikesetõusu, katab see kokkuvõttes tohutut ala. On arvutatud, et kokku peaks seda sealsetel tippudel leiduma sama palju kui sisaldab 60 olümpia mõõdus basseini ehk umbes 111 miljonit liitrit. Päeva saabudes see aurustub kiiresti, et järgmisel koidikul taasilmuda.

Mars Expressi foto Prantsusmaa laiusest ja jalamilt 26 kilomeetrit kõrgest Olympos Monsist - Päikesesüsteemi kõige võimsamast vulkaanist. Siniselt on näha selle kaldeerat ja selle lähiümbrust katvat veehärmatist.

Kõrglahutuslik foto (4,5m piksli kohta) Olympos Monsi kaldeera servast ESA ExoMars Trace Gas Orbiteri instrumentide – CaSSIS ja NOMAD poolt. Sinine värvus tähistab härmatist.

Suuremalt: https://www.esa.int/.../06/Newfound_frost_atop_Olympus_Mons

Parimate hüpoteeside kohaselt tekib härmatis kui madalamatelt tasandikelt pärinev niiskem õhk tõuseb mõõda laugeid kilpvulkaanide külgi üles ning selles sisaldub vesi kondenseerub jahedamates vulkaanikraatrites härmatiseks. Samuti mängib siin rolli Marsi piklikust orbiidist tingitud ebaühtlased aastaajad, mis toovad Marsi lõunapoolusele pikemad suved, aga ka pikemad ja jahedamad talved, mille jooksul saab nähtud härmatis ilmselt hõlpsamalt tekkida.

Põhjus miks seda alles nüüd nähti peitub Marsi ümber tiirlevate sondide orbiitides. Enamus neist on kasutanud või kasutab niinimetatud päikesesünkroonset orbiiti, mis tähendab, et need liiguvad üle mingi Marsi piirkonna alati samal kohalikul päikesekellaajal (näiteks pärastlõunal, kui pind on kõige paremini valgustatud). ESA sondid kasutavad aga veidi teist tehnikat, mis lubab neil vaadelda planeedi pinda erinevatel aegadel. Härmatise avastamiseks tuli seega vaadata õigel ajal õigesse kohta ehk Marsi külmemal hooajal päikesetõusu ajal vulkaanide tippu.

Olympos Monsi 60x80 kilomeetrit lai ja kuni 3,2 kilomeetrit sügav kaldeera ehk vulkaanikraater. Foto on tehtud 2004. aastal Mars Expressi kaamera poolt 273 kilomeetri kõrguselt orbiidilt.

Härmatis kusagil 8500 kilomeetrit kõrge Ceraunius Tholus nimelise vulkaani kaldeeras. Fotod on kokku pandud ESA ExoMars Trace Gas Orbiteri ja Mars Expressi fotodest. Siniselt on tähistatud härmatis, mida registreeriti lähiinfrapuna lainepikkuses.

*Marsi null on analoogne Maa meretasemele, kuid vedelate merede puudumisel on see arvutatud teisiti. Lühidalt järgib Marsi null areoidi kuju (Maa puhul geoidi), mis on defineeritud kui ekvipotentsiaalpind (gravitatsioon+pöörlemine), mille keskmine väärtus Marsi ekvaatoril on võrdeline planeedi keskmise läbimõõduga.