Veel kenmerken op het oppervlak van Mars duiden op de aanwezigheid van vloeibaar water in het verleden. Deze variëren van de Valles Marineris, een 4.000 km lang en 7 km diep systeem van canyons, tot de kleine hematietbolletjes genaamd "bosbessen". Deze kenmerken suggereren dat vloeibaar water een cruciale rol speelde bij het vormen van Mars.
Sommige studies tonen aan dat deze kenmerken van vulkanische oorsprong zijn, maar een nieuwe studie van twee onderzoekers van het Carl Sagan Institute en het NASA Virtual Planet Laboratory heeft de focus weer op vloeibaar water gelegd. Het model dat de twee bedachten, zegt dat, als aan andere voorwaarden was voldaan, cirruswolken de nodige isolatie hadden kunnen bieden om vloeibaar water te laten stromen. De twee onderzoekers, Ramses M. Ramirez en James F. Kasting, hebben een klimaatmodel opgesteld om hun idee te testen.
Cirruswolken zijn dunne, piekerige wolken die regelmatig op aarde verschijnen. Ze zijn ook gezien op Jupiter, Saturnus, Uranus, mogelijk Neptunus en op Mars. Cirruswolken zelf produceren geen regen. Welke neerslag ze ook produceren, in de vorm van ijskristallen, verdampt voordat ze het oppervlak bereiken. De onderzoekers achter dit onderzoek richtten zich op cirruswolken omdat ze de lucht eronder met 10 graden Celsius opwarmen.
Als genoeg van Mars bedekt was door cirruswolken, dan zou het oppervlak warm genoeg zijn om vloeibaar water te laten stromen. Op aarde bedekken cirruswolken tot 25% van de aarde en hebben een meetbaar verwarmingseffect. Ze laten zonlicht binnen, maar absorberen uitgaande infraroodstraling. Kasting en Ramirez probeerden te laten zien hoe hetzelfde zou kunnen gebeuren op Mars en hoeveel cirruswolkendekking nodig zou zijn.
De cirruswolken zelf zouden niet alle warmte hebben gecreëerd. De inslagen van kometen en asteroïden zouden de hitte hebben veroorzaakt, en een uitgebreide cirruswolkbedekking zou die warmte in de atmosfeer van Mars hebben opgesloten.
De twee onderzoekers voerden een model uit, een radiologisch convectief klimaatmodel met één kolom. Vervolgens testten ze verschillende ijskristalgroottes, het deel van de hemel bedekt met cirruswolken en de diktes van die wolken om verschillende omstandigheden op Mars te simuleren.
Ze ontdekten dat onder de juiste omstandigheden de wolken in de vroege atmosfeer van Mars 4 tot 5 keer langer zouden kunnen duren dan op aarde. Dit is voorstander van het idee dat cirruswolken Mars warm genoeg hadden kunnen houden voor vloeibaar water. Ze ontdekten echter ook dat 75% tot 100% van de planeet bedekt zou moeten zijn met cirrus. Die hoeveelheid bewolking lijkt volgens de onderzoekers onwaarschijnlijk en ze suggereren dat 50% realistischer zou zijn. Dit cijfer is vergelijkbaar met de bewolking van de aarde, inclusief alle wolkentypes, niet alleen cirrus.
Bij het aanpassen van de parameters van hun model ontdekten ze dat dikkere wolken en kleinere deeltjesgroottes het verwarmingseffect van de cirruswolkbedekking verminderden. Dit liet een zeer dunne set parameters over waarin cirruswolken Mars warm genoeg hadden kunnen houden voor vloeibaar water. Maar hun modellering toonde ook aan dat er een manier is waarop cirruswolken het werk hadden kunnen doen.
Als de oude oppervlaktetemperatuur van Mars lager was dan 273 Kelvin, de waarde die in het model wordt gebruikt, dan zouden cirruswolken hun ding kunnen doen. En het zou slechts 8 graden Kelvin lager hoeven te zijn om dat te laten gebeuren. Soms was de oppervlaktetemperatuur in het verleden van de aarde 7 graden Kelvin lager. De vraag is, zou Mars een vergelijkbaar lagere temperatuur kunnen hebben?
Dus, waar laat dat ons achter? We hebben nog geen definitief antwoord. Het is mogelijk dat cirruswolken op Mars hadden kunnen helpen om de planeet warm genoeg te houden voor vloeibaar water. De modellering door Ramirez en Kasting laat ons zien welke parameters daarvoor nodig waren.
