Mars' atmosfære er det tynde lag af gasser, der omgiver Mars. Atmosfæren er meget tyndere end Jordens og består hovedsageligt af kuldioxid. Det gennemsnitlige overfladetryk på Mars er omkring 6,0 mbar, hvilket er langt lavere end på Jorden (1 013 mbar). Dette ligger betydeligt under Armstrong-grænsen, så uden trykkabine eller rumdragt vil kroppens væsker begynde at koge ved normale kropstemperaturer (98,6 °F / 36,6 °C).
Sammensætning og tryk
Den grundlæggende sammensætning af Mars' atmosfære er:
- Hovedbestanddel: ~95 % kuldioxid
- Andre gasser: kvælstof, argon i mindre mængder samt spor af ilt, kulilte, vand og metan.
Den samlede sammensætning varierer med højden og årstid, og mængden af vanddamp og metan kan være meget variabel lokalt og tidsmæssigt.
Trykvariation: Overfladetrykket varierer betydeligt med højde (højere i lavlandsområder, lavere på bjergtoppe) og med årstiderne, idet store mængder CO2 fryser ud på polerne om vinteren og sublimerer om foråret, hvilket kan ændre det globale tryk med op til nogle få ti procent.
Temperatur, lagdeling og skalahøjde
Mars har kraftige temperaturudsving mellem dag og nat og mellem breddegrader. Gennemsnitlig overfladetemperatur ligger omkring −60 °C, men kan om dagen ved ækvator stige til nær 20 °C lokalt. Atmosfæren er opdelt i lag (troposfære, termosfære osv.), og den karakteristiske skalahøjde er omkring 10–11 km på grund af den lave tyngdekraft og kolde temperaturer.
Støv, vejr og støvstorme
Mars' atmosfære indeholder fine støvpartikler, som giver himlen en lysebrun eller orangerød farve set fra overfladen. NASA-data viste, at støvpartikler typisk er omkring 1,5 mikrometer i diameter. Støvet påvirker både synlighed og varmebalance og kan opsamles i lokale støvstorme eller udvikle sig til store globale støvstorme, der kan dække hele planeten og vare i uger til måneder (et alvorligt problem for solcelledrevne landere og rovere).
Der forekommer også mange småskala fænomener som støvdevilse (vindhvirvler), som aktivt transporterer støv op i atmosfæren.
Metan og spor af liv
Der er fundet metan i Mars' atmosfære i ganske små mængder, første gang rapporteret i 2003. Metan er interessant, fordi det på Jorden ofte er forbundet med biologiske processer, men det kan også dannes ved geokemiske processer såsom vulkanisk eller hydrotermisk aktivitet eller ved reaktioner med klipper og underjordiske væsker. Observationer viser ofte lave baggrundsværdier med sporadiske lokale og kortvarige udsving, hvilket har ført til stor debat. Nylige missioner (f.eks. overfladeinstrumenter og kredsløbsobservationer) har givet modstridende resultater, så oprindelsen af metan på Mars er endnu ikke afklaret.
Atmosfærisk tab og magnetfelt
Mars har mistet størstedelen af sin oprindelige atmosfære gennem milliarder af år. De vigtigste processer, som forskere peger på, er:
- Stripping af solvinden og partikelsputtering, især efter at Mars' globale magnetfelt forsvandt.
- Termisk og fotokemisk undslipning af lette molekyler.
- Tab forårsaget af store meteoritpåvirkninger i planetens tidlige historie.
På NASAs MAVEN-mission har målinger vist, hvordan solvinden effektivt kan fjerne atmosfærisk materiale, når der ikke er et globalt magnetfelt til at beskytte planeten. Mars havde tidligere et magnetfelt, men afkøling af kernen har medført et svækket eller tabt globalt felt; enkelte lokale, fossile magnetfelter i skorpen findes stadig lokalt.
Polarlys og uforklarlige fænomener
D. 18. marts 2015 observerede forskere et polarlysfænomen og en uforklarlig støvsky i Mars' atmosfære. Mars-auroraer adskiller sig fra Jordens, idet de kan være stærkt knyttet til lokale krustale magnetfelter og forekomme bredt over nattehimmelen; flere aspekter er endnu ikke fuldt forstået.
Vand på Mars — fortid og nutid
Der er omfattende beviser for, at flydende vand engang var almindeligt på overfladen af Mars, hvilket tyder på, at atmosfæren dengang var langt tykkere og måske var varm nok til at understøtte vedvarende floder og søer. Over tid har planeten mistet atmosfærisk masse, og meget af vandet er frosset i polerne eller bundet i mineraler. I dag findes vand hovedsageligt som is under overfladen og i polkapperne, men der kan forekomme kortvarige, saltopløste brinekilder nær overfladen under særlige forhold.
Konsekvenser for mennesker og missioner
Den tynde, kuldioxidrige atmosfære har flere praktiske konsekvenser:
- Tryk og åndedræt: Mennesker kan ikke overleve uden trykkabine eller rumdragt.
- Termisk kontrol: Store temperaturudsving kræver robust termisk design af både habitat og instrumenter.
- Støvproblemer: Støv kan forringe solpaneler, mekaniske bevægelige dele og instrumenter.
- Landing og opstigning: Den tynde atmosfære giver mindre aerodynamisk opbremsning, hvilket stiller særlige krav til landings- og opstigningsteknologi.
Fremtidige missioner fortsætter med at undersøge Mars' atmosfære for at forstå dens udvikling, potentialet for tidligere eller nuværende liv og hvordan man bedst kan beskytte mennesker og teknologi på planeten.
