Новое исследование, использующее недавно разработанную модель для понимания эволюции марсианской атмосферы, предполагает, что март родился влажным, с плотной атмосферой, позволяющей океанам быть от теплых до горячих в течение миллионов лет. Модель связывает эволюцию марсианской атмосферы с Формирование Марса в расплавленном состоянии вплоть до образования первых океанов и атмосферы.
Модель показывает, что водяной пар в Марсианская атмосфера была сконцентрирована в нижних слоях атмосферы, подобно тому, как это происходит сегодня на Земле, в то время как верхняя атмосфера Марса была «сухой», потому что она конденсировалась в виде облаков на более низких уровнях атмосферы. Напротив, молекулярный водород (H2) не конденсировался и был перенесен в верхние слои атмосферы Марса, где он был потерян в космосе.
Этот вывод о том, что водяной пар конденсировался и удерживался на раннем Марсе, тогда как молекулярный водород не конденсировался и не улетучился, позволяет напрямую связать модель с измерениями, проведенными космическими аппаратами, в частности, марсоходом Марсианской научной лаборатории Curiosity.
Каве Пахлеван, научный сотрудник Института SETI, сказал: «Мы считаем, что смоделировали игнорируемую главу в Самая ранняя история Марса сразу после образования планеты. Чтобы объяснить эти данные, первичная марсианская атмосфера должна была быть очень плотной (более чем в 1000 раз плотнее современной атмосферы) и состоять в основном из молекулярного водорода (H2)».
«Этот вывод важен, поскольку известно, что H2 является сильным парниковым газом в плотной среде. Эта плотная атмосфера могла бы вызвать сильный парниковый эффект, позволив очень ранним океанам с теплой или горячей водой стабилизировать климат. Марсианская поверхность в течение миллионов лет, пока H2 постепенно не исчез в космосе. По этой причине мы делаем вывод, что Марс родился влажным еще до того, как сформировалась сама Земля».
Отношение дейтерия к водороду (D/H) в различных марсианских породах, включая марсианские метеориты и те, которые изучались Curiosity, служит основным источником ограничений данных для модели. Дейтерий – тяжелый изотоп водорода. Большинство метеоритов с Марса представляют собой магматические породы; они были созданы, когда недра Марса расплавились и магма поднялась на поверхность.
Отношение дейтерия к водороду в воде, растворенной в этих внутренних (мантийных) магматических породах, сравнимо с таковым в океаны на Земле, что позволяет предположить, что обе планеты изначально имели одинаковое соотношение D/H и что их вода происходила из одного и того же источника в ранней Солнечной системе.
Модель также показывает, что если бы марсианская атмосфера была богата водородом во время ее формирования (и более чем в 2 раз плотнее, чем сегодня), то поверхностные воды естественным образом были бы обогащены дейтерием в 1000–2 раза по сравнению с интерьер, воспроизводящий наблюдения. Дейтерий предпочитает распределяться в молекулу воды по сравнению с молекулярным водородом (H3), который преимущественно поглощает обычный водород и уходит из верхних слоев атмосферы.
Пахлеван — сказал, «Это первая опубликованная модель, которая естественным образом воспроизводит эти данные, что дает нам некоторую уверенность в том, что описанный нами сценарий эволюции атмосферы соответствует ранним событиям на Марсе».
Справочник журнала:
- Каве Пахлеван и др., Первичное атмосферное происхождение гидросферного обогащения дейтерием на Марсе, Письма о Земле и Планете Науки (2022). ДОИ: 10.1016/j.epsl.2022.117772
