Znaleziono zaginioną atmosferę Marsa. Zagadka Czerwonej Planety rozwiązana?

Ludzkość dopiero uczy się rozumieć liczne procesy, które zachodzą w planetarnych atmosferach i skorupach, a które mają kluczowy wpływ na ewolucję ich powierzchni i panujących tam warunków. Obecnie mamy na Ziemi bardzo gwałtowne tempo zmian klimatycznych. Nie oznacza to, że na Ziemi nie było kiedyś dużo wyższych średnich temperatur, ale zmiany, które zachodziły kiedyś na przestrzeni milionów lat, dziś dzieją się w ciągu co najwyżej dziesiątek lat.

Około 3,5 miliarda lat temu Mars z mokrej planety z grubą atmosferą, przekształcił się w suchy glob z bardzo cienką namiastką wcześniejszej atmosfery.

Mars to planeta, ku której od dawna człowiek zwraca wzrok, obecnie jałowa, sucha, ale też planeta co do której mamy coraz większą pewność, że kiedyś, w początkach swojego istnienia była ciałem niebieskim, po którym płynęła woda, spowitym znacznie gęstszą i grubszą niż obecnie atmosferą. Tamtej atmosfery od około 3,5 miliarda lat nie ma. Jej pozostałość tworzy cienką warstwę, z ciśnieniem przypowierzchniowym 150 razy mniejszym niż w przypadku Ziemi. Pytanie, gdzie się podziała ta pierwotna atmosfera, od lat intryguje badaczy Marsa i wiele wskazuje, że jesteśmy coraz bliżej poznania odpowiedzi. A przynajmniej zestawu możliwych wyjaśnień.

Zdjęcie Marsa w prawdziwych kolorach. Pozbawiony gęstej atmosfery, praktycznie nie skrywa przed nami sekretów. Wyjątkiem są momenty, gdy burze pyłowe przesłaniaja planetę. (fot: ESA/OSIRIS)

Pozbawienie Marsa gęstej atmosfery może mieć związek z procesami znanymi z Ziemi

Dane zbierane latami przez orbiter NASA MAVEN doprowadziły naukowców do przekonania, że czynnikiem odpowiedzialnym za pozbawienie Marsa gęstej atmosfery jest wiatr słoneczny. Prowadził on do stopniowego, ale intensywnego odpływu molekuł tworzących niegdyś atmosferę Czerwonej Planety. Lecz utratę większości masy atmosfery można wyjaśnić też w inny sposób.

Już same formy powierzchniowe podpowiadają nam, że na Marsie musiała płynąć kiedyś woda. (fot: NASA)

Nowe wyjaśnienie zaginionej atmosfery Marsa ma związek z wodą, której zniknięcie z powierzchni Marsa też stanowi zagadkę. W tym temacie sporo do powiedzenia mają naukowcy analizujący z kolei dane z misji InSight. Wynika z nich, że woda na Marsie wciąż jest i to w dużych ilościach, ale ukryta w skalnych porach głęboko pod powierzchnią planety. Ta teoria jest bardzo trudna do udowodnienia, bo wymaga dotarcia do warstw wodonośnych na głębokości od około 11 do 20 km. Jednak nie musi być kompletnie pozbawiona sensu, choć by to zrozumieć trzeba na chwilę powrócić myślami na Ziemię.

Naukowcy obserwują tutaj różne procesy, które zachodzą z udziałem związków (są to tak zwane smektyty, przypominające materiały gliniaste) obecnych w skorupie planety, a które mogły na pewnych etapach ewolucji Ziemi stanowić skuteczny mechanizm wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery. Powstanie smektytów na Ziemi jest konsekwencją tektoniki płyt, ale okazuje się, że smektyty mogą być obecne także na Marsie, choć do ich powstania i ekspozycji na powierzchni doprowadziły inne procesy geologiczne i chemiczne.

Porównanie obecnego składu atmosfer Ziemi i Marsa. (fot: ESA)

Marsjańska atmosfera, nawet ta z pierwszego miliarda istnienia tej planety, jak twierdzą pracownicy MIT - Joshua Murray i Oliver Jagoutz, była bogata w dwutlenek węgla. Wysunęli oni tezę, że podobny jak na Ziemi mechanizm mógł doprowadzić do wychwycenia dwutlenku węgla. Odpowiednio intensywny, stałby się odpowiedzialnym za utratę większości atmosfery Marsa. Dałoby się jednocześnie wyjaśnić, co stało się przynajmniej z częścią wody, a na dodatek obecny skład powierzchni Czerwonej Planety.

Dwutlenek węgla z pierwotnej atmosfery Marsa, mógł w pierwszym miliardzie lat istnienia planety powoli przenikać do skorupy. Ten proces może wyjaśniać utratę gęstej atmosfery. Węgiel z dwutlenku węgla, dziś już pod postacią metanu, jest prawdopodobnie wciąż uwięziony w glinach w marsjańskim gruncie.

Dwutlenek węgla wedle teorii przenikałby do skorupy Marsa wraz z wodą, również nim nasyconą. Dzięki obfitości w skorupie planety minerałów zawierających żelazo, nastąpiłby cykl reakcji, które doprowadziłyby z kolei do wytworzenia się glin pokrywających dziś powierzchnię Marsa. To w nich został uwięziony około 3,5 miliarda lat temu węgiel z dwutlenku węgla. Jednak już nie jako dwutlenek węgla, ale metan.

Jak dużo metanu może znajdować się w zewnętrznej skorupie Marsa?

To co zaproponowali naukowcy z MIT wciąż jest tylko teorią, którą trzeba udowodnić bądź obalić. Jednakże teorią podbudowaną solidnymi wyliczeniami, w których sporo zostało przewidziane. Szacunki geologów sugerują, że gdyby uznać Marsa za pokrytego warstwą smektytów na głębokości do 1100 metrów, to w tej warstwie dałoby się uwięzić pod postacią metanu i minerałów gliniastych, dwutlenek węgla, który uwolniony w atmosferze zapewniałby ciśnienie na poziomie około 1,7 atmosfery. Taka ilość dwutlenku węgla stanowiłaby około 80 procent atmosfery wczesnego i mokrego Marsa.

Rejon obfitujący w gliny, badany w 2019 r. przez łazik Curiosity. (fot: NASA)

Teza naukowców z MIT nie musi znaleźć potwierdzenia w rzeczywistości, ale jeśli proponowane procesy miały miejsce choćby w niewielkim stopniu, to powstały w ten sposób metan okazałby się bardzo cenny jeśli jest wciąż obecny jak przypuszcza prof. Jagoutz. Można bowiem, po opracowaniu metod jego ekstrakcji, wykorzystać ten metan jako paliwo do rakiet. A idea produkcji paliwa rakietowego z zasobów dostępnych na miejscu przyświeca prawie każdej wizji kolonizacji Marsa.

Źródło: MIT, inf. własna