Forskare har observerat en dramatisk uppbyggnad av ozon inuti Mars norra polära virvel, där extrem kyla och mörker fryser ut vattenånga. Detta fenomen, som upptäckts med data från ESA- och NASA-sonder, ger insikter i planetens forntida atmosfäriska kemi och potentiella beboelighet. Resultaten presenterades vid ett gemensamt möte i Helsingfors.
Den norra polära virveln på Mars skapar hårda vinterförhållanden, med temperaturer som sjunker cirka 40 grader Celsius kallare än utanför, från nära ytan upp till 30 kilometer höjd. Denna extrema kyla, tillsammans med kontinuerligt mörker under den långa marsvintern, får den sparsamma vattenångan i atmosfären att frysa och lägga sig på poliskalotten.
Normalt bryter ultraviolett solljus sönder vattenångmolekyler, som sedan reagerar med och förstör ozon. Men när vattenångan fryser ut helt, upphör dessa destruktiva reaktioner, vilket låter ozonhalterna stiga okontrollerat inuti virveln. "Ozon är en mycket viktig gas på Mars – det är en mycket reaktiv form av syre och berättar för oss hur snabbt kemin sker i atmosfären," sa Dr. Kevin Olsen vid Oxfords universitet, som ledde studien.
Genom att mäta ozonvariationer kan forskare bättre förstå hur Mars atmosfär har utvecklats över tid, inklusive om den en gång hade ett skyddande ozonlager liknande jordens. Ett sådant lager kunde ha skyddat ytan från ultraviolett strålning, och potentiellt gjort planeten mer gästvänlig för liv för miljarder år sedan. Europeiska rymdorganisationens ExoMars Rosalind Franklin-rover, planerad för uppskjutning 2028, syftar till att söka efter tecken på forntida liv.
Den polära virveln bildas som en del av Mars säsongs cykel, driven av dess 25,2-gradiga axellutning. Liksom på jorden kan den destabiliseras och driva, vilket ger sällsynta studiemöjligheter. "Eftersom vintrarna vid Mars nordpol upplever totalt mörker, som på jorden, är de mycket svåra att studera," noterade Olsen.
Observationerna kom från ESAs ExoMars Trace Gas Orbiter, med hjälp av dess Atmospheric Chemistry Suite för att analysera solstrålsabsorption genom atmosfären. För att undersöka den mörka virvelns inre korsrefererade forskarna med NASAs Mars Reconnaissance Orbiters Mars Climate Sounder, och identifierade plötsliga temperaturfall som inträdes tecken. "Vi letade efter ett plötsligt temperaturfall – ett säkert tecken på att vara inuti virveln," förklarade Olsen. Dessa resultat, presenterade vid EPSC-DPS2025 gemensamma mötet i Helsingfors, belyser skillnader i atmosfärisk kemi inuti versus utanför virveln.