Onderzoek van de winterse omstandigheden in de noordelijke poolwervel van de planeet Mars laat zien dat de temperaturen in deze draaikolk veel lager zijn dan daarbuiten, en dat de permanente duisternis die de winter naar de noordpool van Mars brengt een toename van de hoeveelheid ozon in de atmosfeer bevordert.
De atmosfeer in de poolwervel, van het planeetoppervlak tot ongeveer dertig kilometer hoogte, wordt gekenmerkt door temperaturen die ongeveer veertig graden Celsius lager zijn dan buiten deze draaikolk. Bij die lage temperaturen zet de schaarse waterdamp die in de atmosfeer aanwezig is zich af op de ijskap van Mars. En dit heeft gevolgen voor de ozon in de poolwervel.
Normaal gesproken wordt ozon afgebroken door te reageren met moleculen die ontstaan wanneer waterdamp aan ultraviolet zonlicht wordt blootgesteld. Maar als alle waterdamp is verdwenen, is er niets meer waar de ozon mee kan reageren. Daardoor kan zich ozon binnen de poolwervel ophopen.
De poolwervel is een gevolg van de seizoenen van Mars. Net als op aarde ontwikkelt zich aan het einde van de noordelijke zomer een draaikolk boven de noordpool van Mars, die tot aan de lente standhoudt. Op aarde kan deze poolwervel soms onstabiel worden, van vorm veranderen en in zuidelijke richting opschuiven, waardoor koudere lucht naar gematigde breedten wordt getransporteerd. Hetzelfde kan gebeuren met de poolwervel van Mars, en dat biedt de mogelijkheid om diens inwendige te onderzoeken.
‘Omdat de winters rond de noordpool net als op aarde volledig in duisternis zijn gehuld, laten ze zich moeilijk bestuderen’, zegt Kevin Olsen van de Universiteit van Oxford (VK). Olsen werkt met de Exomars Trace Gas Orbiter, die in een baan om Mars cirkelt. De meetapparatuur aan boord van deze ruimtesonde onderzoekt de atmosfeer van Mars wanneer de zon aan de andere kant van de planeet staat en door diens atmosfeer heen schijnt. De golflengten waaropt het zonlicht wordt geabsorbeerd geven aan welke moleculen in de atmosfeer aanwezig zijn en op welke hoogte ze zich bevinden.
Deze techniek werkt echter niet tijdens de duisternis van de Marswinter, omdat de zon dan niet boven de noordpool opkomt. Alleen wanneer de poolwervel zijn ronde vorm verliest kunnen wetenschappers dan nog een kijkje nemen in de draaikolk. Om precies te weten wanneer dit gebruikt, maakt Olsen gebruik van Mars Climate Sounder-instrument van de Mars Reconnaissance Orbiter van NASA, die de omvang van de poolwervel kan vaststellen door middel van temperatuurmetingen.
‘We zoeken dan naar een plotselinge temperatuurdaling’, aldus Olsen. ‘Dat is een facinerende manier om meer te weten te komen over de chemie van de Marsatmosfeer en over de veranderlijke omstandigheden tijdens de poolnacht die tot een ophoping van ozon leiden’.
Mars’s Chilly North Polar Vortex Creates a Seasonal Ozone Layer