Czy globalne ocieplenie dotyczy także Marsa?

ResearchBlogging.orgJakie są przyczyny globalnego ocieplenia na Ziemi, jak się wydaje, wiemy. Jest to wzrost koncentracji gazów cieplarnianych w wyniku coraz większych emisji spowodowanych gospodarczą aktywnością ludzkości. Jednak istnieje argument podważający naszą wiedzę: Mars także się ociepla. Jeśli tak, to może przyczyną jest to samo zjawisko?

Na kwestię Marsa zwrócił mi uwagę czytelnik bloga w komentarzu, którego inne aspekty od razu skomentowałem. Nie skomentowałem tylko kwestii globalnego ocieplenia na Marsie. Po prostu dlatego, że nie wiedziałem na czym w ogóle oparty jest ten argument. Jak mawia mój kolega whiteskies nikt nie jest specjalistą od wszystkiego. Pamiętałem jednak, że widziałem coś o tym na jednym z angielskojęzycznych blogów o klimacie. I znalazłem, na Sceptical Science. Polecam przeczytanie. Jednak jako naukowiec najbardziej ucieszyłem się, że wspominają tam oryginalne źródło tej wiadomości. Jest to, co ciekawe, artykuł w najlepszym czasopiśmie naukowym świata, w Nature z 2007 roku: Lori K. Fenton, Paul E. Geissler i Robert M. Haberle, “Global warming and climate forcing by recent albedo changes on Mars” [1]. Dostępny tutaj chociaż większość z Was pewnie będzie w stanie przeczytać tylko abstrakt, dlatego podaję też link do całego artykułu na stronach NASA (PDF).

A czytać ten abstrakt też trzeba ostrożnie, bo jest w nim błąd tak gruby, że aż autorzy wydali osobne “corrigendum (erratę). Mianowicie wzrost temperatury Marsa o 0,65 stopnia nie miał być rocznie (jak napisali), ale w ciągu 20 lat. To też dużo, ale podejrzewam, że “popularność” tego wyniku wśród niefachowców spowodowana była w dużym stopniu właśnie pomyłką autorów w abstrakcie.

A co właściwie Fenton i koledzy odkryli? Porównali oni albedo powierzchni marsa (ilość odbitej energii światła) z misji Viking z lat 1975-76 oraz Mars Global Surveyor (MGS) z lat 1999-2000. Rysunek 1 pokazuje wartości albedo z MGS na górze) i zmianę albedo pomiędzy obiema misjami (na dole):

Albedo Mardsa i jego zmiany
Albedo Marsa w latach 1999-2000 (a) i jego zmiana od lat 1970-ch (b) wg. Haberle i innych 2007

Niestety nie ma żadnych danych o marsjańskim albedo pomiędzy tymi dwoma misjami. Ich czujniki nie były też interkalibrowane (porównane ze sobą), tak wiec nie wiadomo, czy nie ma między nimi jakiegoś błędu systematycznego. Ale cóż, lepszych danych na ten temat ludzkość nie posiada.

Co zrobiono z tymi danymi? Nakarmiono nimi model cyrkulacji atmosferycznej Marsa i wyliczono, jak wpłynie to na temperaturę powierzchniową. Pewnie proste obliczenia termodynamiczne dałyby podobny wynik, ale tak brzmiało to fachowo. Oczywiście ciemniejszy Mars (o ile pomiary albedo nie miały błędów) musiał dać cieplejszą powierzchnię.

Wzrost temperatury Marsa
Wzrost temperatury Marsa wyliczony z modelu cyrkulacji dla zmiany albedo pokazanej wyżej.

Potem autorzy spekulują jeszcze o tym, ile się ogrzał Mars przy biegunach. To już zupełne spekulacje, bo dane o albedo kończą się na 60 stopniu szerokości (30 stopni od biegunów).

Jak to pociemnienie Marsa tłumaczą sami autorzy? Twierdzą, że jest ono spowodowane tym, jak niedawno zdarzyła się globalna burza piaskowa na Marsie. W latach 1970 był one częstsze (wiemy, bo widać je nawet z Ziemi przez teleskopy), więc Mars był jaśniejszy w wyniku osiadania świeżego jasnego pyłu. Ma to sens. Z tym, że nie wiemy od czego zależy częstotliwość tych burzy pyłowych. Są teorie, że zależy to od siły wiatrów i ilości wirów pyłowych (“dust devils”), a te mogą zależeć od temperatury, ale brak danych by te hipotezy zweryfikować. Z tego co na wiadomo to może to być nawet czysto losowe.

Jakie z tego wnioski? Czy globalne ocieplenie na Ziemi zostało wytłumaczone globalnym ociepleniem Marsa? Chyba nie. Przecież na Ziemi nie ma globalnych burz piaskowych, więc ogrzania Ziemi nie sposób tym wyjaśnić. W dodatku zaraz po okresie analizowanym przez autorów, w 2001 roku, nastąpiła bardzo intensywna globalna burza piaskowa, po której przez parę miesięcy było na Marsie nawet o 4 stopnie chłodniej niż zwykle (wspominają o tym w opisywanym artykule). Czyli to marsjańskie globalnie ocieplenie skończyło się w 2001 roku. Prawie jak nasze, według tych, którzy nie chcą zauważyć, że najnowsza dekada była najcieplejsza w historii.

Ale uważny czytelnik zauważy może jeszcze jeden morał dotyczący denializmu klimatycznego. Ludzie, którzy nie wierzą 170 latom globalnych pomiarów meteorologicznych na naszej planecie, uwierzą w globalne ocieplenie na Marsie na podstawie… pomiarów jego jasności. Przecież na Marsie nie mamy żadnych pomiarów temperatury. W dodatku w globalne ocieplenie wyliczone… modelem cyrkulacji, czyli tym co na Ziemi jest ponoć zupełnie niewiarygodne. I to “globalne ocieplenie” spowodowane brakiem przez paręnaście lat globalnej burzy piaskowej.

Czy zatem uważam, że artykuł Fentona i kolegów to zła nauka, niegodna publikacji? Nie. To po prostu artykuł o wpływie zmienności jasności Marsa w wyniku nieregularności burz pyłowych na zmienność jego temperatury. Może można mieć do nich lekkie pretensje o zbyt sensacyjny tytuł (globalne ocieplenie było w nim chyba zbędne), ale ja pierwszy nie będę rzucał kamieniem. Sam też lubię, aby moje artykuły były zauważone.

Przypisy:

[1] Lori K. Fenton, Paul E. Geissler, & obert M. Haberle (2007). Global warming and climate forcing by recent albedo changes on Mars Nature, 446, 646-649 DOI: 10.1038/nature05718

31 thoughts on “Czy globalne ocieplenie dotyczy także Marsa?”

  1. Jeszcze bardziej zabawne są twierdzenia o “globalnym ociepleniu na Neptunie”, na którym nie minęła nawet jedna pora roku, odkąd go obserwujemy.

  2. Jakie są przyczyny globalnego ocieplenia na Ziemi, jak się wydaje, wiemy.

    Już widzę oczami wyobraźni nagłówki gazet: “Znany blogger piszący o klimatologii wątpi w globalne ocieplenie!”;-)

  3. W nauce nic nie jest pewne. Tak też nauczają filozofowie nauki w rodzaju Karla Poppera [1]. Ale są rzeczy mniej lub bardziej sprawdzone czy wiarygodne. A przyczyny globalnego ocieplenia należą akurat do tych gdzie mamy dużą dozę pewności. Jednak zawsze może się zdarzyć, że nie znamy jeszcze jakiegoś procesu czy nie uwzględniliśmy jakiegoś dotąd nieodkrytego prawa przyrody.

    Z drugiej strony aby kwestionować nasze przypuszczenia oparte na znanych prawach przyrody i danych obserwacyjnych trzeba te nowe prawa czy procesy odkryć [2]. Same stwierdzenie “nie, bo nie” nie wystarcza.

    [1] Ale ich poglądy też nie są pewne co wynika z ich własnych poglądów, ale nie wiem czy oni to zauważyli 😉
    [2] Za co zresztą Nobel byłby praktycznie pewny.

  4. Ja wiem, że w nauce nic nie jest pewne. Ale wiem też, że dużo ludzi tego nie wie. I dlatego nie wierzą nikomu, kto (swoją drogą rzetelnie) przyznaje, że nie jest pewien na 100% tego, co pisze.

  5. Kidys ogladajac program na Discowery o Dunskin uczonym Swensmarku powiedziano,ze planety tez sie ocieplaja ,a jak jest to chyba nikt niewie.

  6. @Piotrek

    Nie radziłbym bezkrytycznie wierzyć wszystkiemu co mówią w programach popularnonaukowych. Niektóre są rzetelnie robione inne mniej. Czasem wręcz tendencyjne. I to niestety nawet w tak renomowanych kanałach jak Discovery.

  7. O tym że ocieplenie ma następować na wszystkich planetach słyszę od dawna, oczywiście w kontekście teorii że ocieplenie na ziemi nie jest wywołane przez człowieka, twierdzi się to samo o Wenus i Jowiszu tyko źródeł jakoś brak…

  8. Wiem, że od dawna o tym słyszymy. I o tym właśnie jest ten wpis, że w przypadku Marsa opiera się do na nieporozumieniu (niezrozumieniu artykułu naukowego, o którym pisałem).

    Pdjakow słusznie zauważył, że dla Neptuna to w ogóle bzdura bo tam nawet jednego cyklu rocznego jeszcze nie obserwowaliśmy (to tak jakby w Polsce w maju ogłosić globalne ocieplenie na podstawie tylko tego, że w marcu i kwietniu było zimniej).

    Dodam, że dla Wenus znamy tylko temperaturę szczytu chmur, które tam sięgają bardzo wysoko. A to tak jakby dla Ziemi mówić coś o zmianach temperatury powierzchniowej na podstawie temperatury np. stratosfery (a ta się akurat oziębia w wyniku działania tych samych gazów, które zwiększają temperaturę na powierzchni globu).

    Zresztą ten sam argument dotyczy Jowisza i Saturna, z dodatkowym utrudnieniem, że tam w ogóle nie wiadomo czy jest jakaś powierzchnia planety 😉

    A jeśli nie chodzi o wymienione planety to co oprócz Ziemi się właściwie ociepla?

  9. Utrudnienie w przypadku gazowych gigantów jest jeszcze takie, że one same w sobie mają wewnętrzne źródło ciepła.

    O ile pamiętam, ocieplenie Jowisza jest nie tyle zmierzone, co _prognozowane_ w oparciu o zmiany cyrkulacji.

  10. Myślę, ze są lepsze i bardziej sensowne uzasadnienia dla “globalnego ocieplenia”, choć widzę, bardzo mało rozpowszechnione. Polecam obejrzenie filmu. Osobiście uważam, że jest bardziej przekonujące niż kity o gazach, tym bardziej, że, jak sięokazuje, wyjaśnia wiele niewiadomych z różnych dziedzin nauki.
    niewiadomych

  11. Muszę Cię zmartwić. To niczego nie tłumaczy. Już chociażby dlatego, że promieniowanie kosmiczne w ostatnich paru dekadach nie rośnie, a temperatura owszem.

    Chodzi tu o hipotezę Svensmarka, wcale zresztą nie nową (wbrew temu co mówią na początku tego filmu), że zmiany intensywności promieniowania kosmicznego wpływają na kondensację kropelek chmur zmieniając albedo planetarne i przez to temperaturę Ziemi. Blog Doskonaleszare miał o tym cały wpis:
    http://doskonaleszare.blox.pl/2009/02/Globalne-ocieplenie-i-promieniowanie-kosmiczne.html

    Sprawa jest dla mnie wręcz bolesna bo (jak już pisałem) sam byłem zwolennikiem tej hipotezy. Niestety okazała się ona oparta na wątpliwych korelacjach, które obowiązywały tylko przez krótki czas i na… manipulacji danymi. Udowodnił to dobitnie Laut w swoich artykułach cytowanych w zlinkowanym wpisie z Doskonaleszare. Zresztą każdy kto zna angielski może przekonać się o tym sam: http://stephenschneider.stanford.edu/Publications/PDF_Papers/Laut2003.pdf

    A na temperaturę Marsa to na pewno nie może mieć wpływu przez… brak pary wodnej w jego atmosferze. Jak niby mają się tam te chmury tworzyć? Bo chmury (chyba głównie zestalonego CO2) są tam w ogóle rzadkie, czyli mają minimalne znaczenie dla klimatu Marsa. Rzekome jego globalne ocieplenie było spowodowane zmianami albedo powierzchni w wyniku występowania lub nie w danych latach burz piaskowych, a tego raczej promieniowaniem kosmicznym nie wytłumaczysz.

  12. Rozważasz to ze względu na ewentualna kolonizację? Tam i tak nie ma atmosfery – za niskie ciśnienie, jak już to rozważ Wenus. Tak, czy siak, trzebaby było tą planetę terraformować.

  13. Nie, raczej z ciekawości naukowej.

    A w przypadku Wenus mamy jeszcze mniejsza wiedzę o temperaturze powierzchniowej niż na Marsie. Tzn. było kilka lądowań sond radzieckich i jedno amerykańskie. Wszystkie w latach 1970-ch i 1980-ch, a żadna sonda nie przerwała na powierzchni nawet trzech godzin, ze względu na bardzo wysoką temperaturę, wynoszącą ponad 450 C.

  14. Zapewne wydaje Ci się, że jesteś dowcipny.

    Ale odpowiedź brzmi: tak, jak najbardziej. Trwa ono od powstania Słońca i za parę miliardów lat spali ono naszą planetę, a być może nawet pochłonie. Co do tego zgadzają się wszystkie modele fizyczne ewolucji gwiazd. A symbolicznie ewolucje słońca przedstawia ten rysunek:

    Pisałem o tym już w jednym z wpisów. Jest to ciekawy problem dlaczego Ziemia nie była zamarznięta gdy Słońce było 25-30% słabsze. Bez większej niż obecnie koncentracji atmosferycznej gazów cieplarnianych nie da się tego wytłumaczyć. Ale to “słoneczne ocieplenie” jest procesem powolnym i w skali krótszej niż wiele milionów lat praktycznie nie do zauważenia.

  15. Jeszcze a propos wpływu promieniowania kosmicznego na chmury. J. Svensmark, M. B. Enghoff, i H. Svensmark próbowali w zeszłym roku opublikować na ten temat kolejny artykuł. Co ciekawe w Atmospheric Chemistry and Physics, czasopiśmie gdzie recenzowany artykuł (zwany tam “discussion paper”) i recenzje (“interactive discussion”) są dostępne dla każdego w Internecie. Nie udało im się.

    Tragiczne pobojowisko pozostało tutaj:
    – Discussion paper: http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/12/3595/2012/acpd-12-3595-2012.html
    – Interactive discussion: http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/12/3595/2012/acpd-12-3595-2012-discussion.html

    Warto poczytać, szczególnie dyskusję. Polecam osobom, które nigdy nie widziały z bliska procesu recenzji czasopism naukowych.

  16. i co z tym ociepleniem klimatu? 3 Kwietnia – za oknem zawieja śnieżna. Może odpuścicie?

  17. Której części słowa “globalne” nie rozumiesz?

    A żeby nie być gołosłownym wrzucam tu mapkę anomalii temperatur dla marca 2013:

    i dla lutego 2013:

    Czy na prawdę uważasz, że jest miejsce na Ziemi, które może zastąpić średnią globalną w pomiarach globalnej temperatury?

    Ja wiem, ze jesteśmy narodem wybranym i nasza historia jest wyjątkowa, ale na znaczenie Polski dla klimatu planety to się nie przekłada.

    Patrz też wpis na Doskonale szare na ten sam temat.

  18. Jeśli pytasz w sensie “Czy byłbyś gotów zostać męczennikiem za naukę?” to odpowiem, że nie wiem czy miałbym na tyle odwagi i czy w ogóle warto dać się zabić za przekonania naukowe. Nawet Galileusz wybrał drogę kompromisu z ciemnotą zamiast męczeństwa.

    Natomiast jeśli pytasz czy naprawdę jestem przekonany do tego co wynika z kilku tysięcy artykułów naukowych, które przeczytałem na ten temat, i co już teraz pozwala nam rozumieć coraz lepiej jak działał klimat w przeszłości i co z tego wynika dla przyszłości, i bez czego w ogóle nic byśmy nie rozumieli ze splotu procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych w atmosferze, oceanie i kriosferze, którą zwiemy klimatem – to odpowiadam “Tak, oczywiście”.

  19. Jestem pozytywnie zaskoczony. NCN sfinansował w ostatnim konkursie az dwa duże projekty MAESTRO (do 3 mln zł) na badania związane z klimatem:

    Głębokomorskie środowiska dewonu jako klucz do zrozumienia globalnych perturbacji ekosystemowych, prof. dr hab. Grzegorz Racki, Uniwersytet Śląski w Katowicach; Wydział Nauk o Ziemi, 2 991 380 zł

    Mikrodynamika chmur, prof. dr hab. Szymon Malinowski, Uniwersytet Warszawski; Wydział Fizyki, 2 745 100 zł

    Gratulacje dla wszystkich zaangażowanych w pisanie wniosków, szczególnie dla znanych mi dobrze Szymona i kolegów z Geofizyki UW!

    Jednak nagrodę za najładniejszy tytuł ma u mnie czysto fizyczny mały grant ETIUDA (czyli stypendium doktorskie) :

    Badanie powabnych rozpadów mezonów pięknych, mgr inż. Agnieszka Magdalena Dziurda, Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN, 78 564 zł

  20. arctic_haze

    Niezłe granty, a na badania o GO też są takie, czy jeszcze większe. Nie dziwie się że tak gorąco wspieracie te durnoty.

  21. Zazdrościsz naukowcom grantów? Mój dziadek mawiał, że Polska to taki dziwny kraj, gdzie szewc zazdrości księdzu proboszczowi awansu na dziekana.

    Otóż przyjmij do wiadomości, że te granty są niezbędne aby rozwijać nowe badania. Nikt dziś nie sfinansuje Ci nowej aparatury naukowej czy nawet zatrudnienia młodych pracowników inaczej niż z grantu. Po prostu obowiązuje zasada konkursu. I w sumie dobrze bo alternatywa (widzimisię urzędnika) jest jeszcze gorsza.

    A druga sprawa to taka, że dostajemy granty nie tylko na badania klimatu. W komentarzu powyżej nawet się dziwiłem, że w ogóle na to dają u nas granty bo dotąd było z tym źle. Przejrzyj wyniki ostatniego konkursu OPUS (granty własne) w panelu ST10 (nauki o Ziemi) i zobacz jaka część z nich to badania klimatu:
    http://www.ncn.gov.pl/aktualnosci/2013-11-08-wyniki-konkursow

    Badania nad klimatem wcale nie dominują. A bycie największym w Polsce sceptykiem klimatycznym jak widać z tej listy też nie przeszkadza dostać grantu.

  22. Czemu na Marsie jest tak zimno skoro prawie cała atmosfera składa się z CO2? Efekt cieplarniany powinien być tam zdaje się całkiem silny?

  23. To niezłe pytanie. Niezłe bo odpowiedź wydaje się oczywista “Tam prawie w ogóle nie ma atmosfery, więc o jakim efekcie cieplarnianym mówimy?” ale to nie jest takie proste.

    Jak zatem jest? Mars ma atmosferę składającą się gdzieś w 95% z CO2 ale jej gęstość wynosi tylko 0,6% ziemskiej. To jednak nadal 15 razy więcej CO2 niż mamy na Ziemi. Efekt radiacyjny CO2 rośnie mniej więcej logarytmicznie i na Ziemi podwojeniu CO2 odpowiada mniej więcej 3 C więcej temperatury. Czyli na Marsie powinno być o 3 * log2(15) = 11,7 C cieplej niż na Ziemi?

    Otóż nie. Przede wszystkim Mars jest średnio 1,52 dalej od Słońca niż Ziemia. Przez to dostaje 2,3 raza mniej energii od Słońca (z prostej przyczyny geometrycznej jest to odwrotnie proporcjonalne do promienia orbity w kwadracie).

    Po drugie naz Ziemi CO2 “dopycha” w widmie długofalowym dziury w widmie pary wodnej, a tj na suchym Marsie prawie nie ma. Nie ma też metanu i innych gazów cieplarnianych znanych z Ziemi. Jeśli dobrze pamiętam brak innych gazów cieplarnianych osłabia wymuszenie radiacyjne około 5 razy [1] (H2O jest najważniejszym gazem cieplarnianym ale należy pamiętać , że na mokrej Ziemi jej ilość w atmosferze zależy od temperatury, a nie odwrotnie).

    Na Ziemi efekt radiacyjny wszystkich gazów (w tym głównie pary wodnej) wynosi 33 stopnie. A zatem ile na chłopski fizyczny rozum powinien wynieść efekt cieplarniany na Marsie? Moim zdaniem (33 + 11,7) / 2.3 / 5 = około 4 C (wszystkie liczby w tym wzorze zostały wcześniej wyjaśnione ale wyjaśnię, że powiększam ziemski efekt cieplarniany do wartości jaką by miał przy 15 razy większym stężeniu CO2, a następnie uwzględniam słabsze Słońce i efekt “samego” CO2 dzieląc przez odpowiednie czynniki).

    A jak jest? Średnia temperatura Marsa to ok. 215 K (-58 C), a z prawa Stefana-Boltzmanna wynika, ze powinien mieć 210 K (Mars jest dalej od Słońca niż Ziemia, a albedo ma prawie równe naszej planecie mimo niewielkiej ilości chmur), czyli efekt cieplarniany to około 5 K [2] (czyli inaczej mówiąc także 5 C). Jednak zamiast stosować brutalne prawo Stefana-Boltzmanna można ten policzyć dokładniej niż ja z praw optyki (rozwiązanie równania przenoszenia radiacji). I co wychodzi? Wychodzi [3] między 4 a 5 C, czyli jeszcze bliżej mojego “chłopskiego” wyniku.

    Czyli chyba jednak wszystko się zgadza.

    [1] A pamiętam dobrze, patrz Schmidt, G. A., R. A. Ruedy, R. L. Miller, and A. A. Lacis (2010), Attribution of the present‐day total greenhouse effect, J. Geophys. Res., 115, D20106, http://dx.doi.org/10.1029/2010JD014287

    [2] E. Schwieterman, “Comparing the Greenhouse Effect on Earth, Mars, Venus, and Titan: Present
    Day and through Time”, http://www.astro.washington.edu/users/eschwiet/essays/greenhouse_ASTR555.pdf

    [3] Savijarvi i inni 2005, “Effects of CO2 and dust on present-day solar radiation and climate on Mars”, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1256/qj.04.09/pdf

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *