Використовуючи нещодавно розроблену модель для розуміння еволюції атмосфери Марса, нове дослідження припускає це березня народилася вологою з щільною атмосферою, яка дозволяла теплим до гарячих океанів протягом мільйонів років. Модель пов'язує еволюцію атмосфери Марса з Утворення Марса у розплавленому стані до утворення перших океанів і атмосфери.
Модель показує, що водяна пара в Марсіанська атмосфера була зосереджена в нижніх шарах атмосфери, подібно до того, як це відбувається сьогодні на Землі, тоді як висока атмосфера Марса була «сухою», тому що вона конденсувалася у вигляді хмар на нижчих рівнях атмосфери. Навпаки, молекулярний водень (H2) не конденсувався і переносився у верхні шари атмосфери Марса, звідки втрачався в космосі.
Цей висновок — що водяна пара конденсувалася й утримувалася на ранньому Марсі, тоді як молекулярний водень не конденсувався й витікав — дозволяє безпосередньо пов’язати модель із вимірюваннями, зробленими космічним кораблем, зокрема марсоходом Марсіанської наукової лабораторії Curiosity.
Каве Пахлеван, науковий співробітник Інституту SETI, сказав: «Ми вважаємо, що ми змоделювали пропущену главу в Найдавніша історія Марса у час відразу після утворення планети. Щоб пояснити дані, первісна марсіанська атмосфера повинна була бути дуже щільною (у ~1000 разів щільнішою за сучасну атмосферу) і складатися переважно з молекулярного водню (H2)».
«Це відкриття є важливим, оскільки відомо, що H2 є сильним парниковим газом у щільному середовищі. Ця щільна атмосфера призвела б до сильного парникового ефекту, що дозволило б океанам дуже ранньої теплої до гарячої води стабілізувати Марсіанська поверхня протягом мільйонів років, поки H2 поступово не був втрачений у космосі. З цієї причини ми припускаємо, що за часів до формування самої Землі Марс народився мокрим».
Співвідношення дейтерію до водню (D/H) різних марсіанських порід, включаючи марсіанські метеорити та метеорити, вивчені Curiosity, служить основним джерелом обмежень даних моделі. Дейтерій — важкий ізотоп водню. Більшість метеоритів з Марса є магматичними породами; вони були створені, коли надра Марса розтанули і магма піднялася на поверхню.
Співвідношення дейтерію до водню у воді, розчиненій у цих внутрішніх (мантійних) магматичних породах, можна порівняти з океанів на Землі, що свідчить про те, що дві планети спочатку мали однакові співвідношення D/H і що вода на них походила з одного джерела в ранній Сонячній системі.
Далі модель показує, що якби марсіанська атмосфера була багата H2 під час свого формування (і більш ніж у 1000 разів щільніша, ніж сьогодні), то поверхневі води були б природним чином збагачені дейтерієм у 2–3 рази порівняно з інтер'єру, відтворюючи спостереження. Дейтерій надає перевагу розподілу в молекулі води порівняно з молекулярним воднем (H2), який переважно поглинає звичайний водень і виходить із верхньої частини атмосфери.
Пехлеван сказав, «Це перша опублікована модель, яка природним чином відтворює ці дані, що дає нам певну впевненість у тому, що сценарій еволюції атмосфери, який ми описали, відповідає раннім подіям на Марсі».
Довідка з журналу:
- Каве Пахлеван та ін., Початкове атмосферне походження гідросферного збагачення дейтерієм на Марсі, Листи про Землю та планету (2022). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772
