Utracona woda na Marsie może zostać pochowana pod skorupą planety

Ilustracja przedstawiająca Marsa pełnego oceanów i jezior. NASA

Miliardy lat temu Mars był ciepłym domem dla jezior i oceanów. To znaczy, dopóki te ogromne płynne ciała na jego powierzchni zniknęły około 3 miliardów lat temu. Przez lata naukowcy zakładali, że ta woda zniknęła w kosmosie, gdy atmosfera planety przerzedziła się.

Jak się okazuje, woda mogła nie wznieść się, wznieść i oddalić. Mogło właściwie iść w przeciwnym kierunku – pod ziemię. Zgodnie z nowym modelem opracowanym przez naukowców z Caltech i opublikowane w Science dziś w marsjańskiej skorupie można znaleźć od 30% do 99% pradawnej globalnej wody na Marsie.

Ta praca stoi na ramionach pracy, która trwa od dziesięcioleci, mówi Eva L. Scheller, geolog planetarny z Caltech i główna autorka nowego badania. Coraz więcej dowodów obserwacyjnych prowadzi nas coraz bardziej do myślenia o utracie wody na Marsie w nowy sposób.

Aktualne szacunki sugerują, że Mars mógł mieć na swojej powierzchni od 100 do 1500 metrów globalnej warstwy równoważnej (m GEL). (m GEL odnosi się do warstwy 1 metra wody, która pokryłaby równą powierzchnię planety – Scheller mówi, że 1000 m GEL odpowiada mniej więcej połowie wody Oceanu Atlantyckiego.) Nawet dolny koniec tego oszacowania wciąż jest obfity wody, którą potencjalne życie mogłoby wykorzystać do stworzenia sobie domu.

Dlatego ważne jest, aby dowiedzieć się, jak zniknął. Jeśli wiemy, co się wydarzyło, będziemy mogli lepiej zrozumieć, w jakich miejscach na Marsie zachowały się dowody na istnienie życia, które ewoluowało w tym czasie – oraz jak obecne i przyszłe misje na Marsa mogą szukać tych dowodów.

W większości modeli utraty wody, które zakładają utratę atmosfery, ideą było to, że promieniowanie UV powoduje dysocjację wody w powietrzu na wodór i tlen. Oba pierwiastki — ale zwłaszcza lżejsze cząsteczki wodoru — uciekają z atmosfery i lecą w kosmos. Naukowcy mierzą tę utratę wodoru (za pomocą detektorów neutronów, takich jak instrument FREND na ESA i rosyjski Trace Gas Orbiter) jako zastępstwo dla określenia tempa utraty wody na Marsie w czasie.

Z tą teorią wiążą się jednak dwa problemy. Po pierwsze, nie wyjaśnia, dlaczego TGO lub inne misje wciąż wykrywają tak dużo wody w skorupie marsjańskiej. Po drugie, zmierzone do tej pory tempo utraty wodoru jest zbyt małe, aby wyjaśnić, ile wody, jak sądzimy, miał pierwotnie na Marsie. Według Schellera, to może naprawdę stanowić tylko dolny koniec tego, co myśli większość geologów.

Jednocześnie lepiej rozumiemy teraz, ile wody jest zakopane w marsjańskiej skorupie. W dużej mierze jest to zasługą misji łazików, takich jak Curiosity, które bezpośrednio badały marsjańskie skały, a także laboratoryjnej analizy meteorytów z Marsa, które wylądowały na Ziemi. Wszystkie te dane powoli skłoniły naukowców do poważniejszego potraktowania idei, że skorupa wodna odegrała bardziej znaczącą rolę w utracie wody na Marsie.

Teraz Scheller i jej koledzy opracowali nowy model, który wykorzystuje aktualne dane do zbadania, czy woda mogła zejść pod ziemię.

Ta woda nie zostałaby wessana do ogromnych podziemnych oceanów. Zamiast tego cząsteczki wody zostały włączone do struktur mineralnych, takich jak gliny, w wyniku procesów takich jak wietrzenie. To samo dzieje się tutaj na Ziemi.

Według modelu, proces ten może odpowiadać za od 30% do 99% całkowitej utraty wody w ciągu pierwszych 1-2 miliardów lat na planecie. Straty atmosferyczne mogą nadrobić resztę.

To niezwykle intrygujący model, mówi Joe Levy, geolog z Colgate University, który nie był zaangażowany w badania. Minerały uwodnione i minerały tworzące żyły są prawie wszędzie na Marsie. Niekontrolowane wietrzenie chemiczne to naprawdę prowokacyjna hipoteza wyjaśniająca, co stało się z wodą na Marsie.

Zakres od 30% do 99% jest oczywiście ogromny. Dzieje się tak, ponieważ po prostu nie wiemy wystarczająco dużo o zawartości wody w skorupie (przede wszystkim w skali globalnej), ani o tym, jak wyglądała starożytna atmosfera Marsa i w jakim stopniu sprzyjała lub ograniczała utratę wody atmosferycznej. Model próbuje również uwzględnić, w jaki sposób aktywność geologiczna w starożytnej przeszłości (taka jak wulkanizm) mogła wpłynąć na te mechanizmy utraty wody.

Model daje nam nowe wskazówki, jeśli chodzi o zamieszkiwanie na Marsie. Odkrycia nie tylko odpowiadają na pytanie, w jaki sposób Mars mógł utracić wodę, ale także Kiedy stracił wodę, mówi Scheller. Autorzy są pewni, że uwodnione minerały w skorupie mają ponad 3 miliardy lat, co oznacza, że ​​wcześniej Mars był potencjalnie najbardziej nadający się do zamieszkania. Wszelkie poszukiwania dowodów na istnienie starożytnego życia najlepiej byłoby skierować na skały, które zachowały się z tego wcześniejszego okresu.

Scheller sugeruje, że zarówno łaziki Curiosity, jak i Perseverance mogą wyszukiwać próbki w tym przedziale czasowym. W szczególności wytrwałość, której misja poświęcona jest głównie poszukiwaniu śladów marsjańskiego życia, zbada dawne dno jeziora, które ma 3,8 miliarda lat . To będzie właśnie tam, aby zbadać, jakie mogły być mechanizmy, które spowodowały sekwestrację wody w tych minerałach w skorupie, mówi Scheller. Nawet jeśli nie może wykonać pracy samodzielnie, przechwyci próbki, które naukowcy mogliby samodzielnie badać w laboratorium .

Ziemia i Mars na początku były bardzo podobnymi mokrymi światami, ale ostatecznie wybrały drastycznie różne ścieżki. Utrata wody do uwodnionych minerałów w skorupie nie dotyczy tylko Marsa; tak się dzieje na Ziemi cały czas. Ale Ziemia korzysta z faktu, że jej płyty tektoniczne aktywnie przetwarzają skały skorupy ziemskiej w procesie, który uwolni tę wodę. Ponadto zachował gęstą atmosferę, która utrzymywała planetę w idealnej temperaturze, aby życie ewoluowało i rozwijało się. Mars nie ma płyt tektonicznych i wykrwawił swoją atmosferę, gdy jego pole magnetyczne zostało wyłączone 4 miliardy lat temu.

Ostatecznie o tym należy pamiętać, jeśli chodzi o zamieszkanie na planetach ziemskich, mówi Scheller. Jest bardzo delikatny.

ukryć