Ved å bruke en nyutviklet modell for å forstå utviklingen av Mars-atmosfæren, antyder en ny studie det Mars ble født våt med en tett atmosfære som tillot varme til varme hav i millioner av år. Modellen kobler utviklingen av Mars-atmosfæren med Mars' dannelse i smeltet tilstand frem til dannelsen av de første havene og atmosfæren.
Modellen viser at vanndampen i Mars atmosfære var konsentrert i den nedre atmosfæren, lik hvordan den er i dag på jorden, mens den høye atmosfæren på Mars var "tørr" fordi den ville kondensere ut som skyer på lavere nivåer i atmosfæren. Motsatt kondenserte ikke molekylært hydrogen (H2) og ble ført til Mars' øvre atmosfære, hvor det gikk tapt til verdensrommet.
Denne konklusjonen - at vanndamp kondenserte og ble beholdt på tidlig Mars mens molekylært hydrogen ikke kondenserte og slapp ut - gjør at modellen kan kobles direkte til målinger gjort av romfartøy, nærmere bestemt Mars Science Laboratory-roveren Curiosity.
Kaveh Pahlevan, forsker ved SETI Institute, sa: "Vi mener vi har modellert et oversett kapittel i Mars tidligste historie i tiden rett etter at planeten ble dannet. For å forklare dataene, må den opprinnelige Mars-atmosfæren ha vært veldig tett (mer enn ~1000 ganger så tett som den moderne atmosfæren) og består hovedsakelig av molekylært hydrogen (H2).
"Dette funnet er betydelig fordi H2 er kjent for å være en sterk drivhusgass i tette miljøer. Denne tette atmosfæren ville ha skapt en sterk drivhuseffekt, slik at hav med svært tidlig varmt til varmt vann kunne stabilisere Mars overflate i millioner av år til H2 ble gradvis tapt til verdensrommet. Av denne grunn konkluderer vi med at - på et tidspunkt før selve jorden hadde dannet seg - ble Mars født våt."
Deuterium-til-hydrogen (D/H)-forholdet mellom forskjellige bergarter fra Mars, inkludert meteoritter fra Mars og de som er studert av Curiosity, fungerer som modellens primære kilde til databegrensninger. Deuterium er en tung isotop av hydrogen. De fleste meteoritter fra Mars er magmatiske bergarter; de ble til da Mars' indre smeltet og magmaen steg til overflaten.
Deuterium-til-hydrogen-forholdet til vannet som er oppløst i disse indre (mantel-avledede) magmatiske bergartene er sammenlignbare med hav på jorden, noe som tyder på at de to planetene opprinnelig hadde identiske D/H-forhold og at vannet deres stammet fra samme kilde i det tidlige solsystemet.
Modellen viser videre at dersom Mars-atmosfæren var H2-rik på dannelsestidspunktet (og mer enn ~1000x så tett som i dag), så ville overflatevannet naturlig blitt anriket på deuterium med en faktor på 2–3x i forhold til interiøret, som gjengir observasjonene. Deuterium foretrekker å dele seg inn i vannmolekylet i forhold til molekylært hydrogen (H2), som fortrinnsvis tar opp vanlig hydrogen og slipper ut fra toppen av atmosfæren.
Pahlevan sa, "Dette er den første publiserte modellen som naturlig reproduserer disse dataene, og gir oss en viss tillit til at det atmosfæriske evolusjonsscenarioet vi har beskrevet tilsvarer tidlige hendelser på Mars."
Tidsreferanse:
- Kaveh Pahlevan et al., En primordial atmosfærisk opprinnelse til hydrosfærisk deuteriumanrikning på Mars, Jord- og planetariske vitenskapsbrev (2022). GJØR JEG: 10.1016/j.epsl.2022.117772
