A sókristályok napi zsugorodása és tágulása nyomán akár mikroszkopikus nedves foltok is lehetnek milliméterekkel a Mars felszíne alatt napközben – erre utal Bognár Anna (ELTE, CSFK CSI) nemrég megjelent cikke az Icarus folyóiratban.

Lehet-e tartósan folyékony vizet „tartani” a Mars száraz és hideg felszínén? A választ keresve a sókristályokhoz fordulhatunk: a bolygószerte jelen lévő kloridokat, klorátokat, perklorátokat, szulfátokat és nitrátokat számos műszer kimutatta már – a Viking és a Phoenix leszállóegységek, a Mars Exploration Roverek (MER), a Mars Science Laboratory (MSL), valamint a keringő egységek egyaránt. Ezek tudnak H2O-t kötni magukhoz, de talán „túlságosan” is erősen – ugyanakkor egy új modell alapján a száraz és „melegebb” nappali időszakra is tudnak vizet tárolni ezek a kristályok.

A marsi sós kristályokról érdemes az alábbiakat tudni. A Phoenix űrszonda mérései alapján a marsfelszínen lévő nedvesség egy mérsékelten sós oldat (literenként 10 millimol sóval). A felszíni kőzet tömegének nagyjából fél százalékát (0,4–0,6%-át) perklorát adja, de emellett klorid-, bikarbonát- és valószínűleg szulfátionok is találhatók benne (Hecht et al., 2009). Ezeket főként az egyenlítő térségében figyelték meg, de magasabb szélességi körök mentén is akadnak ilyen lerakódások, amelyek vélhetően ősi sós oldatok kiszáradásának visszamaradt nyomai, ugyanis főleg kráterekben és völgyekben detektálták azokat. Mindez arra utal, hogy egykor folyékony víz lehetett jelen, mind a felszínen, mind a felszín alatt, és ezek a környezetek esetlegesen megőrizhették az egykori biológiai aktivitás visszamaradt jeleit.

Fontos tulajdonsága a higroszkópos sóknak az elfolyósodás, vagy más néven deliqueszcencia, amelynek során a légköri vízpárát képesek megkötni, és ezáltal folyékony oldatot képezni. A környezetnek azonban fontos paramétereknek kell megfelelnie ahhoz, hogy ez a folyamat lejátszódhasson. Első közelítésben a hőmérséklet és a páratartalom befolyásolja, de ezeknek az értékeknek a határai különböző sófajták esetében mind mások.

A hőmérsékleti adatokat tekintve igen szélsőséges napi hőingadozás figyelhető meg: az egyenlítőnél a nappali 273 K-es csúcsról éjszakára akár 150 K-re is leesik a hőmérséklet (Kuti et al., 2007). Kuziakina és munkatársai (2019) a Schiaparelli-kráterben (275 K/163 K), valamint az Elysium Planumnál (279 K/193 K) szintén drasztikus ingadozásokat mértek. Ezek hatására a kristályok térfogata jelentős változást szenvedhet, ami mechanikai feszültségeket, esetleg repedéseket okozhat az anyagban (Drebushchak, 2020; Wallace, 1972).

Tehát a sókristályok vizet köthetnek meg, de felszínük nappal (amikor a relatív nedvességtartalom 1% alá is süllyedhet a Marson) csontszáraz. Ugyanakkor ha az éjszakai lehűlés miatt a kristály repedései kinyílnak, ezek mentén vékony vízfilm vándorolhat a belsejébe, ott pedig másnap reggel, a melegedés és tágulás miatt bezáródik. Ha ez a folyamat működik a Marson, akkor ilyen bezárt vízcsomagok lehetnek, amit akár hipotetikus mikrobák megihatják a nappali, nulla Celsius-fok körüli hőmérsékleten. Ennek megfelelően a Csillagászati Intézetben dolgozó kollégáival együtt, Drebushchak (2020) és Wallace (1972) által megadott, hőmérsékletfüggő térfogati hőtágulási együttható β(T) alapján kiszámítottuk, hogy egy NaCl-kristály térfogata 150 és 300 K között körülbelül 1,64%-kal változik. Hasonló számítások alapján a CaCl₂-oldatok esetében 3,75–6,9%-os, gipsz esetében 0,87%-os (Schofield et al., 1996), míg α- és β-MgSO₄ esetében körülbelül 0,50–0,57%-os térfogatváltozást kaptunk (Fortes et al., 2007).

A NaCl ugyanakkor a jelenlegi marsi körülmények között az alacsony relatív páratartalom miatt nem képes folyékony fázist kialakítani (Nguyen et al., 2024). Ezzel szemben a higroszkóposabb Ca(ClO4)2 és CaCl2 relevánsabb lehet. A kalcium-perklorát-hidrátok hőtágulásáról azonban kevés adat áll rendelkezésre, és kristályszerkezetük, illetve hidratációs állapotuk is eltér a vizsgált anyagokétól. Ezért eredményeink a Ca(ClO4)2 esetében egyelőre csak előzetes becslésnek tekinthetők, nem pedig a tényleges térfogatváltozás kvantitatív előrejelzésének.

A sókristályokat vizsgálva fontos megfigyelnünk a páratartalom változását is. A légköri vízgőz mennyiségét a Marson főként a sarkvidéki jégsapkák fagyása és szublimációja, a talaj és a felszín közötti vízcsere, valamint a globális advektív áramlások alakítják (Titov, 2002).

1. ábra. A relatív páratartalom (RH) és a levegő hőmérsékletének napi változása a Gale-kráterben hét egymást követő marsi napon (Hieta et al., 2025).

Az 1. ábrán megfigyelhető egyes marsi napok relatív páratartalmának és hőmérsékletének napi változása. Látszik, hogy ezen paraméterek kapcsolatban állnak egymással, méghozzá fordítottan. Az esti lehűlés magas RH-értékeket eredményez, míg a nappali, melegebb időben ez az érték lecsökken (Hieta et al., 2025). Ez amiatt van, hogy bár a légköri vízpára abszolút mennyisége a késő délelőtti és déli órákban éri el maximumát, a relatív páratartalom mégsem ekkor a legmagasabb. Ennek oka, hogy a relatív páratartalom a hőmérséklet csökkenésével növekszik, így a legmagasabb értékeket a késő esti és kora reggeli órákban éri el. Titov (2002) szerint a légköri vízpára napi és szezonális időskálán is kölcsönhatásba lép a felszíni regolittal, ami a felszínközeli rétegek aktív vízcseréjére utal.

De hogyan is tudnának ezek a környezeti adottságok folyékony vizet biztosítani egy potenciális mikroorganizmus számára egy napi ciklus során? A hőingás hatására a sókristályok térfogata folyamatosan változik: az éjszakai lehűlés során zsugorodnak, ami repedések kialakulásához és nyílásához vezethet. Így a kristály belseje kapcsolatba léphet a felszín feletti légkörrel. Ezzel egyidejűleg a relatív páratartalom növekszik, így a higroszkópos felületeken mikroszkopikus vízfilmréteg jelenhet meg, ami a repedéseken keresztül egy védettebb belső üregbe juthat. A reggeli felmelegedés során a sókristályok ismét tágulni kezdenek, a repedések pedig bezárulhatnak. Így a kristály belsejében kialakuló üreg védettebb környezetet nyújthat a nappali, melegebb és szárazabb időszakban.

2. ábra: A Mars felszíni sókristályok feltétlezett napi ciklusa

Nem feledkezhetünk meg a marsi UV-sugárzásról, amely sokkal sterilizálóbb hatású, mint a Földön, a vékonyabb légkör miatt. A sókristályok belseje azonban védettebb környezetet jelenthet, mivel a kristály csökkentheti a felszínre jutó UV-sugárzást és a kiszáradást. Marschall és munkatársai (2012) szerint már néhány milliméter vastag Mars-szimuláns anyag is jelentősen csökkentheti a felszínre érkező UV-sugárzást. Így a kristály belsejében kialakuló üreg nemcsak a víz megőrzése, hanem az esetleges mikrobiális élet szempontjából is kedvezőbb környezetet teremthet. Van egy optimális mélység a felszín alatt, ahol egy élő organizmus kellő fényhez jut, miközben a körülötte lévő kristály blokkolja a káros sugárzást, valamint a kiszáradást.

Fontos megvizsgálni azt is, hogy ez a folyamat milyen eséllyel következik be egy marsi év során, és ezek mennyire esnek egybe a sóelőfordulások helyszínével. A 3. ábra színskálája azt mutatja, hogy a 669 solból (marsi napból) milyen arányban kedvezőek a körülmények a Ca(ClO4)2 elfolyósodásához este 11 órakor. Az ábrán továbbá a sókristályok előfordulása is látható (Carter et al., 2013). A kedvező helyszínek főképp a 30. északi szélességi körtől északra helyezkednek el.

3. ábra: A Ca(ClO4)2 deliqueszcenciájának lehetősége a 29. marsi év átlagában. A barna–kék árnyalatok a deliqueszcencia lehetőségét, a piros-kék-sárga jelölések a sók előfordulási helyeit jelölik Carter et al. (2013) alapján.

Ebben a folyamatban azonban sok paraméter egyelőre még nem ismert pontosan, ezért a folyamat jelenleg csak egy lehetséges modellt ír le, amelynek igazolásához további mérésekre és laboratóriumi kísérletekre van szükség Mars-szerű körülmények között. Ezek alapján a marsi sókristályok mikrobiális élőhelyet biztosíthatnak, azáltal, hogy ilyen formában folyékony víz megőrzésére lehetnek képesek. A pontos folyamatok és azok időbeli változásának megértéséhez további vizsgálatok szükségesek.