Жизнепригодность Марса ограничена его небольшими размерами, показывает изотопное исследование

Вода необходима для жизни на Земле и других планетах, и ученые нашли достаточно доказательств наличия воды в ранней истории Марса. Однако сегодня на поверхности Красной планеты нет жидкой воды. Новое исследование предлагает фундаментальную причину: Марс может быть слишком мал, чтобы удерживать большое количество воды.

Об этом рассказывается в пресс-релизе Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Изучение дистанционного зондирования и анализ марсианских метеоритов, начиная с 1980-х годов, свидетельствуют о том, что когда-то Марс был богат водой, по сравнению с Землей. Космический аппарат НАСА "Viking", а недавно и марсоходы "Curiosity" и "Perseverance" на поверхности вернули драматический образ марсианских ландшафтов с речными долинами и проточными каналами.

Вопреки этим свидетельствам, на поверхности не осталось жидкой воды. Исследователи предложили много возможных объяснений, включая ослабление магнитного поля Марса, что могло привести к потере толстой атмосферы.

Но исследование, опубликованное 20 сентября в журнале "Proceedings of the National Academy of Sciences" предлагает более фундаментальную причину того, почему сегодняшний Марс так резко отличается от "сине-мраморной" Земли.

"Судьба Марса была предрешена с самого начала", - сказал Кун Ван, доцент кафедры наук о Земле и планетах Колледжа искусств и наук Вашингтонского университета, старший автор исследования. "Вероятно существует определенный порог требований относительно размеров скалистых планет, чтобы содержать достаточное количество воды для обеспечения жизнепригодности и тектоники плит, с массой, превышающей массу Марса".

Для нового исследования Ван и его коллеги использовали стабильные изотопы элемента калия (К) для оценки присутствия, распределения и количества летучих элементов на разных планетарных телах.

Калий – умеренно летучий элемент, но ученые решили использовать его в качестве своеобразного трассера для более летучих элементов и соединений, таких как вода. Это относительно новый метод, отличающийся от предыдущих попыток использовать соотношение калия к торию (Th), полученного с помощью дистанционного зондирования и химического анализа для определения количества летучих веществ, которые Марс когда-то имел. В предыдущих исследованиях члены исследовательской группы использовали метод отслеживания калия для изучения формирования Луны.

Ван и его команда измерили состав изотопов калия в 20 ранее подтвержденных марсианских метеоритах, отобранных для репрезентативности общего силикатного состава Красной планеты.

Используя этот подход, исследователи определили, что Марс потерял больше калия и других летучих веществ, чем Земля во время своего образования, но удерживает больше этих летучих веществ, чем Луна и астероид 4-Веста – два значительно меньших и сухих тела, чем Земля и Марс.

Исследователи обнаружили четко определенную корреляцию между размером тела и изотопным составом калия.

"Причина гораздо меньшего количества летучих элементов и их соединений в дифференцированных планетах, чем в примитивных недифференцированных метеоритах, была давним вопросом", - сказала Катарина Лоддерс, профессор-исследователь земельных и планетарных наук в Вашингтонском университете, соавтор исследования. "Выявление корреляции изотопных композиций K с гравитацией планеты – это новое открытие с важными количественными последствиями для того, когда и как дифференцированные планеты получали и теряли свои летучие вещества".

"Марсианские метеориты – единственные доступные нам образцы для изучения химического состава общей части Марса", - сказал Ван. "Эти марсианские метеориты имеют возраст от нескольких сотен миллионов до 4 миллиардов лет и запомнили историю эволюции летучих элементов Марса. Измеряя изотопы умеренно летучих элементов, таких как калий, мы можем сделать вывод о степени истощения летучими элементами общего количества планет и провести сравнение между различными телами Солнечной системы".

"Бесспорно, что раньше на поверхности Марса была жидкая вода, но то, сколько всего Марс когда-то имел, трудно определить количественно только с помощью дистанционного зондирования и исследований марсоходами", - сказал Ван. "Существует много моделей общего содержания воды на Марсе. В некоторых из них ранний Марс был даже более влажным за Землю. Мы не верим, что это было так".

Исследователи отметили, что эти результаты имеют значение для поиска жизни на других планетах, кроме Марса.

Нахождение слишком близко к Солнцу (или, для экзопланет, слишком близко к их звезде) может повлиять на количество летучих веществ, которые планетарное тело может удерживать. Это измерение расстояния от звезды часто учитывается в индексах "жилых зон" вокруг звезд.

"Это исследование подчеркивает, что существует очень ограниченный диапазон размеров планет, чтобы иметь достаточно, но не слишком много воды для развития пригодной для жизни поверхностного среды", - сказал Клаус Мезгер из Центра космоса и жизнепригодности в Университете Берна, Швейцария, соавтор исследования. "Эти результаты помогут астрономам в поисках пригодных для жизни экзопланет в других солнечных системах".

Теперь Ван считает, что для планет в пределах жилых зон, вероятно следует больше уделять внимания размерам планет и регулярно учитывать их при рассмотрении вопроса о том, может ли экзопланета поддерживать жизнь.

"Размер экзопланеты – один из параметров, который легче всего определить", - сказал Ван. "Исходя из размера и массы, мы теперь знаем, является ли экзопланета кандидатом на жизнь, так как размер является первоочередной фактором, определяющим сохранение летучих веществ".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.