Bir sanatçının erken Mars izlenimi. Kredi: ESO/M. Kornmesser/N. Yükselen (skysurvey.org)
Erken Mars modern Titan’ın sıcak bir versiyonu olabilirdi ve en azından yaşamın kökeni için bir yer kadar umut verici, hatta daha fazla umut verici olabilirdi.
Yeni bir çalışma, Mars’ın milyonlarca yıldır sıcaktan sıcağa okyanuslara izin veren yoğun bir atmosferle ıslak doğduğunu ortaya koyuyor. Bu keşif yakın zamanda dergide yayınlandı. Dünya ve Gezegen Bilim Mektupları. Bu sonuca varmak için araştırmacılar, Mars’ın erimiş oluşumuyla ilişkili yüksek sıcaklıkları ilk okyanusların ve atmosferin oluşumuna bağlayan Mars atmosferinin evriminin ilk modelini yarattılar.
Su buharı atmosferin daha alçak irtifalarında bulutlar halinde yoğunlaşacağından, bu model, modern Dünya’ya benzer şekilde, su buharının Mars’ın alt atmosferinde yoğunlaştığını ve üst atmosferin “kuru” olduğunu gösterir.
Moleküler hidrojen (H2) ise yoğunlaşmadı ve Mars’ın üst atmosferine taşındı ve burada uzayda kayboldu. Su buharının yoğunlaştığı ve erken Mars’ta tutulduğu, ancak moleküler hidrojenin yoğunlaşmadığı ve kaçmadığı şeklindeki bu bulgu, modelin uzay aracı, özellikle de Mars Bilim Laboratuvarı gezgini Curiosity tarafından yapılan ölçümlerle doğrudan ilişkili olmasını sağlar.
“Gezegen oluştuktan hemen sonra, Mars’ın en erken tarihinde gözden kaçan bir bölümü modellediğimize inanıyoruz. Verileri açıklamak için, ilkel Mars atmosferi çok yoğun olmalı (modern atmosferin yoğunluğunun ~1000 katından fazla) ve öncelikle moleküler hidrojenden (H2) oluşuyor olmalı,” dedi SETI Enstitüsü araştırma bilimcisi Kaveh Pahlevan.
“Bu bulgu önemlidir çünkü H2’nin yoğun ortamlarda güçlü bir sera gazı olduğu bilinmektedir. Bu yoğun atmosfer, güçlü bir sera etkisi yaratarak, çok erken sıcak-sıcak su okyanuslarının, H2 kademeli olarak uzayda kaybolana kadar Mars yüzeyinde milyonlarca yıl boyunca sabit kalmasına izin verirdi. Bu nedenle, Dünya oluşmadan önceki bir zamanda, Mars’ın ıslak doğduğu sonucuna varıyoruz.
Modeli kısıtlayan veriler, Mars göktaşları ve Curiosity tarafından analiz edilenler de dahil olmak üzere farklı Mars örneklerinin döteryum-hidrojen (D/H) oranıdır (döteryum, hidrojenin ağır izotopudur). Mars’tan gelen meteoritler çoğunlukla magmatik kayaçlardır – Mars’ın içi eridiğinde ve magma yüzeye doğru yükseldiğinde oluşurlar.
Bu iç (manto kökenli) magmatik numunelerde çözünmüş su, Dünya okyanuslarınınkine benzer bir döteryum-hidrojen oranına sahiptir, bu da iki gezegenin benzer D/H oranlarıyla başladığını ve sularının aynı kaynaktan geldiğini gösterir. Erken Güneş Sisteminde.
Buna karşılık Curiosity, Mars yüzeyindeki 3 milyar yıllık eski bir kilin D/H oranını ölçtü ve bu değerin Dünya okyanuslarının ~3 katı olduğunu buldu. Görünüşe göre, bu eski killer oluştuğunda, Mars’taki yüzey suyu rezervuarı – hidrosfer – hidrojene göre önemli ölçüde konsantre döteryuma sahipti. Bu düzeyde döteryum konsantrasyonu (veya “zenginleştirme”) ürettiği bilinen tek işlem, daha hafif H izotopunun uzaya tercihli kaybıdır.
Model ayrıca, Mars atmosferi oluştuğu sırada H2 açısından zenginse (ve bugünkü yoğunluğun ~1000 katından fazlaysa), o zaman yüzey sularının döteryum açısından doğal olarak 2-3 kat daha zengin olacağını gösteriyor. iç mekan, gözlemleri yeniden üretiyor. Döteryum, tercihen sıradan hidrojeni alan ve atmosferin tepesinden kaçan moleküler hidrojene (H2) göre su molekülüne bölünmeyi tercih eder.
Pahlevan, “Bu, bu verileri doğal olarak yeniden üreten ilk yayınlanmış model ve tanımladığımız atmosferik evrim senaryosunun Mars’taki erken olaylara karşılık geldiği konusunda bize biraz güven veriyor” dedi.
Gezegenlerdeki en eski ortamlar hakkındaki merakın yanı sıra, H2 açısından zengin atmosferler, SETI Enstitüsü’nün Dünya ötesindeki yaşam arayışında önemlidir. 20. yüzyılın ortalarına kadar uzanan deneyler, yaşamın kökeninde yer alan prebiyotik moleküllerin H2 açısından zengin atmosferlerde kolayca oluştuğunu, ancak H2 açısından fakir (veya daha fazla “oksitleyici”) atmosferlerde bu kadar kolay oluşmadığını göstermektedir. Bunun anlamı, erken Mars’ın modern Titan’ın sıcak bir versiyonu olduğu ve yaşamın başlangıcı için en az erken Dünya kadar umut verici bir yer olduğu, hatta daha fazla umut verici olmadığıdır.
Referans: Kaveh Pahlevan, Laura Schaefer, Linda T. Elkins-Tanton, Steven J. Desch ve Peter R. Buseck tarafından yazılan “Mars’ta hidrosferik döteryum zenginleştirmenin ilkel atmosferik kaynağı”, 24 Ağustos 2022, Dünya ve Gezegen Bilimi.
DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772