การใช้แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นใหม่เพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการของบรรยากาศดาวอังคาร การศึกษาใหม่ชี้ให้เห็นว่า ดาวอังคาร เกิดมาเปียกด้วยบรรยากาศที่หนาแน่นทำให้มหาสมุทรอบอุ่นถึงร้อนเป็นเวลานับล้านปี โมเดลนี้เชื่อมโยงวิวัฒนาการของบรรยากาศดาวอังคารกับ การก่อตัวของดาวอังคาร ในสถานะหลอมเหลวจนถึงการก่อตัวของมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศแรก
แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าไอน้ำใน บรรยากาศดาวอังคาร กระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศด้านล่าง คล้ายกับที่เป็นอยู่ในปัจจุบันบนโลก ในขณะที่ชั้นบรรยากาศบนดาวอังคาร "แห้ง" เพราะมันจะควบแน่นเป็นเมฆที่ระดับต่ำกว่าในชั้นบรรยากาศ ในทางตรงกันข้าม โมเลกุลไฮโดรเจน (H2) ไม่ได้ควบแน่นและถูกส่งไปยังชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวอังคาร ซึ่งสูญเสียไปในอวกาศ
ข้อสรุปนี้—ว่าไอน้ำควบแน่นและถูกกักไว้บนดาวอังคารช่วงแรก ในขณะที่ไฮโดรเจนระดับโมเลกุลไม่ควบแน่นและหลบหนี—ช่วยให้แบบจำลองเชื่อมโยงโดยตรงกับการวัดที่ทำโดยยานอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ยานสำรวจ Mars Science Laboratory rover Curiosity
Kaveh Pahlevan นักวิทยาศาสตร์การวิจัยของสถาบัน SETI กล่าวว่า “เราเชื่อว่าเราได้จำลองบทที่ถูกมองข้ามใน ประวัติศาสตร์ยุคแรกสุดของดาวอังคาร ในเวลาทันทีหลังจากที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น เพื่ออธิบายข้อมูล บรรยากาศของดาวอังคารในยุคแรกเริ่มจะต้องมีความหนาแน่นสูงมาก (มากกว่า ~ 1000 เท่าของบรรยากาศในปัจจุบัน) และประกอบด้วยโมเลกุลไฮโดรเจน (H2) เป็นหลัก”
"การค้นพบนี้มีความสำคัญเนื่องจาก H2 เป็นที่รู้จักว่าเป็นก๊าซเรือนกระจกที่แรงในสภาพแวดล้อมที่หนาแน่น บรรยากาศที่หนาแน่นนี้จะทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกที่รุนแรง ซึ่งช่วยให้มหาสมุทรที่มีน้ำอุ่นถึงร้อนในช่วงแรกๆ สามารถรักษาเสถียรภาพ พื้นผิวดาวอังคาร เป็นเวลาหลายล้านปีจนกระทั่ง H2 ค่อยๆ หายไปในอวกาศ ด้วยเหตุผลนี้ เราจึงอนุมานว่า—ในช่วงเวลาก่อนที่โลกจะก่อตัว—ดาวอังคารถือกำเนิดขึ้นอย่างเปียกชื้น”
อัตราส่วนดิวเทอเรียมต่อไฮโดรเจน (D/H) ของหินดาวอังคารต่างๆ รวมถึงอุกกาบาตบนดาวอังคารและที่ศึกษาโดย Curiosity ทำหน้าที่เป็นแหล่งข้อมูลหลักของแบบจำลอง ดิวเทอเรียมเป็นไอโซโทปหนักของไฮโดรเจน อุกกาบาตส่วนใหญ่จากดาวอังคารเป็นหินอัคนี พวกมันถูกสร้างขึ้นเมื่อภายในของดาวอังคารหลอมละลายและแมกมาก็ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ
อัตราส่วนดิวเทอเรียมต่อไฮโดรเจนของน้ำที่ละลายในหินอัคนีชั้นใน (ที่ได้มาจากแมนเทิล) เหล่านี้เทียบได้กับอัตราส่วนของดิวเทอเรียมต่อไฮโดรเจน มหาสมุทรบนโลกโดยบอกว่าดาวเคราะห์ทั้งสองในขั้นต้นมีอัตราส่วน D/H เท่ากัน และน้ำของพวกมันมาจากแหล่งเดียวกันในระบบสุริยะยุคแรก
แบบจำลองยังแสดงให้เห็นอีกว่าหากชั้นบรรยากาศของดาวอังคารมี H2 มากในช่วงเวลาที่ก่อตัว (และมากกว่า ~ 1000 เท่าของความหนาแน่นเหมือนในปัจจุบัน) จากนั้นน้ำผิวดินก็จะอุดมด้วยดิวเทอเรียมโดยธรรมชาติด้วยปัจจัย 2-3 เท่าเมื่อเทียบกับ ภายในทำซ้ำข้อสังเกต ดิวเทอเรียมชอบที่จะแบ่งตัวออกเป็นโมเลกุลของน้ำโดยสัมพันธ์กับโมเลกุลไฮโดรเจน (H2) ซึ่งชอบที่จะดูดซับไฮโดรเจนธรรมดาและหนีออกจากชั้นบรรยากาศ
ปาห์เลวาน กล่าวว่า, "นี่เป็นแบบจำลองที่เผยแพร่ครั้งแรกที่ทำซ้ำข้อมูลเหล่านี้โดยธรรมชาติ ทำให้เรามั่นใจว่าสถานการณ์วิวัฒนาการของบรรยากาศที่เราได้อธิบายไปนั้นสอดคล้องกับเหตุการณ์ช่วงแรกๆ บนดาวอังคาร"
การอ้างอิงวารสาร:
- Kaveh Pahlevan et al. แหล่งกำเนิดบรรยากาศดั้งเดิมของการเสริมสมรรถนะดิวเทอเรียมไฮโดรสเฟียร์บนดาวอังคาร จดหมายวิทยาศาสตร์โลกและดาวเคราะห์ (2022). ดอย: 10.1016/j.epsl.2022.117772
