Нові дані про ранню атмосферу Марса свідчать про вологу планету, здатну підтримувати життя

Нове дослідження свідчить про те, що Марс народився вологим, з щільною атмосферою, яка дозволяла існувати теплувато-гарячим океанам протягом мільйонів років. Щоб дійти такого висновку, дослідники розробили першу модель еволюції марсіанської атмосфери, яка асоціює високі температури, пов′язані з формуванням Марса в розплавленому стані, з утворенням перших океанів та атмосфери.

Про це розповідають в Інституту SETI, передають OstanniPodii.com.

Розроблена модель показує, що, як і на сучасній Землі, водяна пара в марсіанській атмосфері була сконцентрована в нижніх шарах атмосфери, а верхня атмосфера Марса була "сухою", оскільки водяна пара конденсувалася у вигляді хмар на нижніх рівнях атмосфери. Молекулярний водень (H₂), навпаки, не конденсувався й переносився у верхні шари атмосфери Марса, де втрачався у космос. Цей висновок — що водяна пара конденсувалася й утримувалася на ранньому Марсі, тоді як молекулярний водень не конденсувався й зник — дозволяє безпосередньо пов'язати модель з вимірами, зробленими космічними апаратами, зокрема, марсоходом "К'юріосіті" (Curiosity).

“Ми вважаємо, що змоделювали раніше ігноровану главу ранньої історії Марса у період одразу після формування планети. Щоб пояснити отримані дані, первісна марсіанська атмосфера повинна була бути дуже щільною (більш ніж у 1000 разів щільніше сучасної атмосфери) й складалася в основному з молекулярного водню (H₂)”, - сказав Кавех Пахлеван, науковий співробітник Інституту SETI.

“Цей висновок є важливим, оскільки відомо, що H₂ є сильним парниковим газом у щільних середовищах. Ця щільна атмосфера могла б створити сильний парниковий ефект, що дозволило б дуже раннім океанам з теплою й гарячою водою залишатися стабільними на поверхні Марса протягом мільйонів років, поки H₂ поступово не був втрачений в космос. З цієї причини ми робимо висновок, що в той час, коли ще не сформувалася сама Земля, Марс був народжений вологим”.

Дані, що обмежують модель, — це співвідношення дейтерію до водню (D/H) (дейтерій — важкий ізотоп водню) різних марсіанських зразків, включаючи марсіанські метеорити та ті, що були проаналізовані "К'юріосіті". Метеорити з Марса здебільшого є магматичними породами — вони утворилися, коли надра Марса розплавилися та магма піднялася до поверхні. Вода, розчинена в цих внутрішніх (мантійних) магматичних зразках, має співвідношення дейтерію до водню, подібне до співвідношення водню в океанах Землі, що вказує на те, що обидві планети починали з подібним співвідношенням D/H і що їхня вода походила з одного джерела у ранній Сонячній системі.

На противагу цьому, "К'юріосіті" виміряв співвідношення D/H стародавньої 3-мільярдної глини на поверхні Марса та виявив, що це значення у ~3 рази більше, ніж в океанах Землі. Очевидно, на момент утворення цих древніх глин, поверхневий резервуар води на Марсі — гідросфера — мав значну концентрацію дейтерію стосовно водню. Єдиним відомим процесом, який може призвести до такого рівня концентрації (або "збагачення") дейтерію, є переважна втрата більш легкого ізотопу Н в космос.

Модель також показує, що якби марсіанська атмосфера була багата на Н₂ 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 відносно внутрішніх, відтворюючи спостереження. Дейтерій віддає перевагу у розподілі в молекулах води по відношенню до молекулярного водню (Н₂), який переважно поглинає звичайний водень і виходить з верхніх шарів атмосфери.

“Це перша опублікована модель, яка природним чином відтворює ці дані, що дає нам певну впевненість в тому, що описаний нами сценарій еволюції атмосфери відповідає раннім подіям на Марсі”, - сказав Пахлеван.

Окрім цікавості до найбільш ранніх середовищ на планетах, атмосфери, багаті на H₂, мають важливе значення для пошуку Інститутом SETI життя за межами Землі. Експерименти, проведені ще у середині 20-го століття, показують, що передбіотичні молекули, причетні до зародження життя, легко утворюються в таких багатих на H₂ атмосферах, але не так легко в атмосферах, бідних на H₂ (або більш "окислювальних"). Це означає, що ранній Марс був теплою версією сучасного Титану та щонайменше таким же перспективним місцем для зародження життя, як і рання Земля, якщо не більш перспективним.

Результати дослідження будуть опубліковані в журналі Earth and Planetary Science Letters.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.