Co się przydarzyło wczesnej atmosferze Marsa?
Naukowcy mogą być bliżej rozwiązania zagadki tego, jak Mars – przed miliardami lat posiadający wodną powierzchnię – stał się suchą Czerwoną Planetą. Nowe opracowania zdają się wykluczać jedną z dotychczasowych teorii
Nowa analiza największych znanych człowiekowi pokładów minerałów węglanowych na Marsie wskazuje, że pierwotna atmosfera Marsa mogła utracić większość dwutlenku węgla już w okresie noachijskim (formowania się sieci dolin rzecznych).
– Zawartość węgla w największym pokładzie węglanu na Marsie jest co najwyżej dwukrotnie większa niż w aktualnej atmosferze Czerwonej Planety – mówi Bethany Ehlmann z California Institute of Technology i NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie. – Nawet gdyby zsumować wszystkie znane rezerwuary węgla, to i tak jest to ułamek w porównaniu z ilością potrzebną do zaabsorbowania węgla z grubej atmosfery proponowanej dla czasów, kiedy na powierzchni Marsa płynęły rzeki.
Dwutlenek węgla stanowi większość marsjańskiej atmosfery (95%). Gaz ten może utworzyć minerały węglanowe albo na drodze sekwestracji (po uprzednim wychwyceniu z powietrza), albo poprzez związanie go w gruncie przez odpowiednie reakcje chemiczne. Na długo przed serią udanych misji marsjańskich, badacze spodziewali się znaleźć tam ogromne pokłady węglanów, zawierających większość węgla z pierwotnej atmosfery planety. Zamiast tego misje odnalazły mniejsze koncentracje węglanów, na dodatek szeroko rozproszone, i tylko kilka dużych pokładów. Największy znany dotąd pokład węglanowy na Marsie, znajdujący się w regionie Nili Fossae, zajmuje przynajmniej powierzchnię stanu Delaware, a może i nawet Arizony.
Christopher Edwards, astrogeolog z agencji U.S. Geological Survey w Flagstaff w stanie Arizona, oraz Bethany Ehlmann zreferowali swoje odkrycia i analizy w internetowym wydaniu czasopisma „Geology”. Ich szacunki na temat zawartości węgla w regionie Nili Fossae wykorzystują obserwacje z licznych misji marsjańskich, w tym m.in. z Thermal Emission Spectrometer (TES) działającym na bezzałogowej sondzie kosmicznej Mars Global Surveyor.
Edwards i Ehlmann porównali dwie wartości węgla: po pierwsze ilość węgla wyizolowanego z Nili Fossae oraz ilość węgla, która musiałaby znajdować się w atmosferze gęstej na tyle, by utrzymać wody powierzchniowe w okresie noachijskim. Według ich obliczeń potrzeba byłoby więcej niż 35 pokładów węglanowych wielkości tego z Nili Fossae. Badacze uznają za mało prawdopodobne, aby tak wiele tak rozległych pokładów zostało pomiętych podczas wcześniejszych obserwacji sond kosmicznych. Nawet gdyby pokłady te były głębsze i głębiej ukryte, nie wyjaśniałyby cienkości atmosfery w czasie formowania się dolin rzecznych.
Dzisiejsza marsjańska atmosfera jest zbyt cienka, by ciekła woda mogła utrzymać się na powierzchni planety. Gęstsza atmosfera mogła w przeszłości utrzymywać wodę zaraz po jej odparowaniu. Możliwe również, że w niektórych cieplejszych częściach Marsa udawało się utrzymać wodę przed zamarznięciem. Ale jeśli atmosfera była kiedyś grubsza, co się z nią stało? Jedno z możliwych wyjaśnień mówi, że była ona znacznie gęstsza w okresie noachijskim i stała się cieńsza, dlatego, że duża część jej najwyższych warstw ulotniła się w przestrzeń kosmiczną, a nie na skutek sekwestracji w minerały.
– Może atmosfera nie była aż tak gruba w okresie formowania się sieci rzecznej – mówi Christopher Edwards. – Być może Mars wcale nie był wilgotny i gorący, ale chłody i wilgotny, a jego atmosfera była już rozrzedzona.
Łazik Curiosity znalazł dowody na utratę górnych warstw atmosfery, na podstawie stosunku węgla cięższego do lżejszego. Niepotwierdzona zostaje kwestia, do jak wielkiej straty doszło jeszcze przed okresem noachijskim. Być może odpowiedź na to pytanie poznamy dzięki obserwacjom zewnętrznej atmosfery prowadzonym przez orbiter NASA MAVEN.
Na podstawie artykułu „What Happened to Early Mars' Atmosphere? New Study Eliminates One Theory” na portalu www.jpl.nasa.gov.
