Met behulp van een nieuw ontwikkeld model voor het begrijpen van de evolutie van de atmosfeer van Mars suggereert een nieuwe studie dat maart werd nat geboren met een dichte atmosfeer die miljoenen jaren lang warme tot hete oceanen mogelijk maakte. Het model koppelt de evolutie van de atmosfeer van Mars aan De formatie van Mars in gesmolten toestand tot aan de vorming van de eerste oceanen en atmosfeer.
Het model laat zien dat de waterdamp in de Marsatmosfeer was geconcentreerd in de lagere atmosfeer, vergelijkbaar met hoe het nu op aarde is, terwijl de hoge atmosfeer van Mars ‘droog’ was omdat deze op lagere niveaus in de atmosfeer als wolken zou condenseren. Integendeel, moleculaire waterstof (H2) condenseerde niet en werd naar de bovenste atmosfeer van Mars getransporteerd, waar het verloren ging in de ruimte.
Deze conclusie – dat waterdamp condenseerde en werd vastgehouden op het vroege Mars, terwijl moleculaire waterstof niet condenseerde en ontsnapte – maakt het mogelijk om het model rechtstreeks te koppelen aan metingen gedaan door ruimtevaartuigen, in het bijzonder de Mars Science Laboratory-rover Curiosity.
Kaveh Pahlevan, onderzoekswetenschapper van het SETI Instituut, zei: “Wij geloven dat we een over het hoofd gezien hoofdstuk hebben gemodelleerd De vroegste geschiedenis van Mars in de tijd onmiddellijk nadat de planeet was gevormd. Om de gegevens te verklaren moet de oorspronkelijke atmosfeer van Mars zeer dicht zijn geweest (meer dan ~1000x zo dicht als de moderne atmosfeer) en voornamelijk uit moleculair waterstof (H2) bestaan.”
“Deze bevinding is significant omdat bekend is dat H2 een sterk broeikasgas is in dichte omgevingen. Deze dichte atmosfeer zou een sterk broeikaseffect hebben veroorzaakt, waardoor zeer vroege oceanen van warm tot heet water de atmosfeer konden stabiliseren Martiaans oppervlak miljoenen jaren lang totdat de H2 geleidelijk aan verloren ging in de ruimte. Om deze reden concluderen we dat Mars – in een tijd voordat de aarde zelf was ontstaan – nat werd geboren.’
De deuterium-waterstof (D/H)-verhouding van verschillende gesteenten op Mars, waaronder meteorieten op Mars en die bestudeerd door Curiosity, dient als de belangrijkste bron van gegevensbeperkingen in het model. Deuterium is een zware isotoop van waterstof. De meeste meteorieten van Mars zijn stollingsgesteenten; ze ontstonden toen het binnenste van Mars smolt en het magma naar de oppervlakte steeg.
De deuterium-waterstofverhouding van het water opgelost in deze binnenste (van de mantel afgeleide) stollingsgesteenten is vergelijkbaar met die van de oceanen op aardeDit suggereert dat de twee planeten aanvankelijk identieke D/H-verhoudingen hadden en dat hun water afkomstig was uit dezelfde bron in het vroege zonnestelsel.
Het model laat verder zien dat als de atmosfeer van Mars H2-rijk was ten tijde van zijn vorming (en meer dan ~1000x zo dicht als nu), het oppervlaktewater op natuurlijke wijze verrijkt zou zijn aan deuterium met een factor 2-3x ten opzichte van het interieur, waarbij de waarnemingen worden gereproduceerd. Deuterium geeft de voorkeur aan verdeling in het watermolecuul ten opzichte van moleculaire waterstof (H2), die bij voorkeur gewone waterstof opneemt en uit de top van de atmosfeer ontsnapt.
Pahlevan zei, “Dit is het eerste gepubliceerde model dat deze gegevens op natuurlijke wijze reproduceert, wat ons enig vertrouwen geeft dat het atmosferische evolutionaire scenario dat we hebben beschreven overeenkomt met vroege gebeurtenissen op Mars.”
Journal Reference:
- Kaveh Pahlevan et al., Een oorspronkelijke atmosferische oorsprong van hydrosferische deuteriumverrijking op Mars, Aarde en Planetary Science Letters (2022). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772
