Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο που αναπτύχθηκε πρόσφατα για την κατανόηση της εξέλιξης της ατμόσφαιρας του Άρη, μια νέα μελέτη προτείνει αυτό Μάρτιος γεννήθηκε υγρή με πυκνή ατμόσφαιρα που επέτρεπε τους ζεστούς προς τους ωκεανούς για εκατομμύρια χρόνια. Το μοντέλο συνδέει την εξέλιξη της ατμόσφαιρας του Άρη με Ο σχηματισμός του Άρη σε λιωμένη κατάσταση μέχρι το σχηματισμό των πρώτων ωκεανών και της ατμόσφαιρας.
Το μοντέλο δείχνει ότι οι υδρατμοί στο Αρειανή ατμόσφαιρα συγκεντρώθηκε στην κατώτερη ατμόσφαιρα, παρόμοια με αυτό που είναι σήμερα στη Γη, ενώ η υψηλή ατμόσφαιρα του Άρη ήταν «στεγνή» επειδή θα συμπυκνωνόταν ως σύννεφα σε χαμηλότερα επίπεδα στην ατμόσφαιρα. Αντίθετα, το μοριακό υδρογόνο (Η2) δεν συμπυκνώθηκε και μεταφέρθηκε στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Άρη, όπου χάθηκε στο διάστημα.
Αυτό το συμπέρασμα -ότι οι υδρατμοί συμπυκνώθηκαν και διατηρήθηκαν στον πρώιμο Άρη ενώ το μοριακό υδρογόνο δεν συμπυκνώθηκε και διέφυγε - επιτρέπει στο μοντέλο να συνδεθεί απευθείας με μετρήσεις που έγιναν από διαστημόπλοιο, συγκεκριμένα το ρόβερ Curiosity του Mars Science Laboratory.
Ο Kaveh Pahlevan, ερευνητής του Ινστιτούτου SETI, είπε, «Πιστεύουμε ότι έχουμε διαμορφώσει ένα κεφάλαιο που αγνοήθηκε Η παλαιότερη ιστορία του Άρη στο χρόνο αμέσως μετά τη δημιουργία του πλανήτη. Για να εξηγήσουμε τα δεδομένα, η αρχέγονη ατμόσφαιρα του Άρη πρέπει να ήταν πολύ πυκνή (πάνω από ~ 1000 φορές τόσο πυκνή όσο η σύγχρονη ατμόσφαιρα) και να αποτελείται κυρίως από μοριακό υδρογόνο (Η2).
«Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό γιατί το H2 είναι γνωστό ότι είναι ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου σε πυκνά περιβάλλοντα. Αυτή η πυκνή ατμόσφαιρα θα είχε δημιουργήσει ένα ισχυρό φαινόμενο του θερμοκηπίου, επιτρέποντας στους ωκεανούς πολύ νωρίς από ζεστό έως ζεστό νερό να σταθεροποιήσουν το Αρειανή επιφάνεια για εκατομμύρια χρόνια έως ότου το Η2 χάθηκε σταδιακά στο διάστημα. Για αυτόν τον λόγο, συμπεραίνουμε ότι - σε μια εποχή πριν από τη δημιουργία της ίδιας της Γης - ο Άρης γεννήθηκε υγρός.
Η αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο (D/H) διαφόρων πετρωμάτων του Άρη, συμπεριλαμβανομένων των μετεωριτών του Άρη και εκείνων που μελετήθηκαν από το Curiosity, χρησιμεύει ως η κύρια πηγή περιορισμών δεδομένων του μοντέλου. Το δευτέριο είναι ένα βαρύ ισότοπο υδρογόνου. Οι περισσότεροι μετεωρίτες από τον Άρη είναι πυριγενή πετρώματα. δημιουργήθηκαν όταν το εσωτερικό του Άρη έλιωσε και το μάγμα ανέβηκε στην επιφάνεια.
Η αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο του νερού που διαλύεται σε αυτά τα εσωτερικά (προερχόμενα από τον μανδύα) πυριγενή πετρώματα είναι συγκρίσιμη με αυτή του ωκεανοί στη Γη, υποδηλώνοντας ότι οι δύο πλανήτες είχαν αρχικά πανομοιότυπους λόγους D/H και ότι το νερό τους προερχόταν από την ίδια πηγή στο πρώιμο ηλιακό σύστημα.
Το μοντέλο δείχνει περαιτέρω ότι εάν η ατμόσφαιρα του Άρη ήταν πλούσια σε Η2 κατά τη στιγμή του σχηματισμού της (και περισσότερο από ~ 1000 φορές τόσο πυκνή όσο σήμερα), τότε τα επιφανειακά ύδατα θα εμπλουτίζονταν φυσικά σε δευτέριο κατά έναν παράγοντα 2-3 φορές σε σχέση με το εσωτερικό, αναπαράγοντας τις παρατηρήσεις. Το δευτέριο προτιμά να κατανέμεται στο μόριο του νερού σε σχέση με το μοριακό υδρογόνο (Η2), το οποίο κατά προτίμηση απορροφά το συνηθισμένο υδρογόνο και διαφεύγει από την κορυφή της ατμόσφαιρας.
Παχλεβάν είπε, «Αυτό είναι το πρώτο δημοσιευμένο μοντέλο που αναπαράγει φυσικά αυτά τα δεδομένα, δίνοντάς μας κάποια σιγουριά ότι το ατμοσφαιρικό εξελικτικό σενάριο που περιγράψαμε αντιστοιχεί σε πρώιμα γεγονότα στον Άρη».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Kaveh Pahlevan et al., Μια αρχέγονη ατμοσφαιρική προέλευση εμπλουτισμού υδροσφαιρικού δευτερίου στον Άρη, Γη και Πλανητικά Επιστημονικά Γράμματα (2022). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772
