Wykorzystując nowo opracowany model do zrozumienia ewolucji marsjańskiej atmosfery, sugeruje to nowe badanie marzec urodził się mokry z gęstą atmosferą, dzięki czemu oceany były ciepłe do gorących przez miliony lat. Model łączy ewolucję marsjańskiej atmosfery z Formacja Marsa w stanie stopionym aż do powstania pierwszych oceanów i atmosfery.
Model pokazuje, że para wodna w Marsjańska atmosfera była skoncentrowana w niższych warstwach atmosfery, podobnie jak ma to miejsce obecnie na Ziemi, podczas gdy wysoka atmosfera Marsa była „sucha”, ponieważ na niższych poziomach atmosfery skraplałaby się w postaci chmur. Przeciwnie, wodór cząsteczkowy (H2) nie skondensował się i został przeniesiony do górnych warstw atmosfery Marsa, gdzie został utracony w przestrzeni kosmicznej.
Ten wniosek – że para wodna skrapla się i została zatrzymana na wczesnym Marsie, podczas gdy wodór cząsteczkowy nie skrapla się i nie ucieka – pozwala na bezpośrednie powiązanie modelu z pomiarami wykonanymi przez statek kosmiczny, w szczególności łazik Mars Science Laboratory Curiosity.
Kaveh Pahlevan, naukowiec z Instytutu SETI, powiedział: „Uważamy, że wzorowaliśmy się na przeoczonym rozdziale Najwcześniejsza historia Marsa w czasie bezpośrednio po uformowaniu się planety. Aby wyjaśnić te dane, pierwotna marsjańska atmosfera musiała być bardzo gęsta (ponad ~1000 razy gęstsza niż współczesna atmosfera) i składała się głównie z wodoru cząsteczkowego (H2).
„To odkrycie jest znaczące, ponieważ wiadomo, że H2 jest silnym gazem cieplarnianym w gęstych środowiskach. Ta gęsta atmosfera wywołałaby silny efekt cieplarniany, umożliwiając bardzo wczesnej temperaturze wody oceanicznej stabilizację Powierzchnia Marsa przez miliony lat, aż H2 stopniowo zniknął w kosmosie. Z tego powodu wnioskujemy, że w czasie, zanim sama Ziemia się uformowała, Mars urodził się mokry”.
Stosunek deuteru do wodoru (D/H) różnych skał marsjańskich, w tym marsjańskich meteorytów i tych badanych przez Curiosity, służy jako główne źródło ograniczeń danych dla modelu. Deuter jest ciężkim izotopem wodoru. Większość meteorytów z Marsa to skały magmowe; powstały, gdy wnętrze Marsa stopiło się, a magma wypłynęła na powierzchnię.
Stosunek deuteru do wodoru w wodzie rozpuszczonej w tych wewnętrznych (pochodzących z płaszcza) skałach magmowych jest porównywalny do tego w oceany na Ziemi, co sugeruje, że obie planety początkowo miały identyczne proporcje D/H i że ich woda pochodziła z tego samego źródła we wczesnym Układzie Słonecznym.
Model pokazuje ponadto, że gdyby marsjańska atmosfera była bogata w H2 w czasie jej powstawania (i ponad ~1000 razy gęstsza niż obecnie), to wody powierzchniowe byłyby naturalnie wzbogacone w deuter 2-3 razy w stosunku do wnętrze, odtwarzając obserwacje. Deuter preferuje podział na cząsteczkę wody w stosunku do wodoru cząsteczkowego (H2), który preferencyjnie pochłania zwykły wodór i ucieka z górnych warstw atmosfery.
Pahlawan powiedziany, „To pierwszy opublikowany model, który w naturalny sposób odtwarza te dane, dając nam pewną pewność, że opisany przez nas scenariusz ewolucji atmosfery odpowiada wczesnym wydarzeniom na Marsie”.
Referencje czasopisma:
- Kaveh Pahlevan i in., Pierwotne atmosferyczne pochodzenie hydrosferycznego wzbogacenia deuteru na Marsie, Listy ziemskie i planetarne (2022). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772
