Ο πρώιμος Αρης ήταν καλυμμένος με θερμούς ωκεανούς και πυκνή ατμόσφαιρα, σύμφωνα με νέα έρευνα!

Μία νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Earth and Planetary Science Letters υποδηλώνει ότι ο πλανήτης Άρης ξεκίνησε ως ένας υγρός κόσμος, με μια πυκνή ατμόσφαιρα που επέτρεπε στους ωκεανούς να διατηρούνται ζεστοί για εκατομμύρια χρόνια. Για να καταλήξουν σε αυτό το συμπέρασμα, οι ερευνητές ανέπτυξαν το πρώτο μοντέλο της εξέλιξης της ατμόσφαιρας του Άρη που συνδέει τις υψηλές θερμοκρασίες που σχετίζονται με το σχηματισμό του πλανήτη από διάπυρα πετρώματα και μέταλλα μέχρι το σχηματισμό των πρώτων ωκεανών.

Αυτό το μοντέλο δείχνει ότι —όπως και στη σύγχρονη Γη— οι υδρατμοί του Άρη συγκεντρώνονταν στην κατώτερη ατμόσφαιρα σχηματίζοντας σύννεφα ενώ η ανώτερη ατμόσφαιρα ήταν «στεγνή». Το μοριακό υδρογόνο (Η₂), αντίθετα, δεν συμπυκνώθηκε και μεταφέρθηκε στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Άρη, μέχρι που σταδιακά χάθηκε στο διάστημα. Αυτό το συμπέρασμα -ότι οι υδρατμοί συμπυκνώθηκαν και διατηρήθηκαν στον πρώιμο Άρη ενώ το μοριακό υδρογόνο δεν συμπυκνώθηκε και διέφυγε - επιτρέπει στο μοντέλο να έρθει σε συμφωνία με μετρήσεις που έγιναν από το ρόβερ Curiosity του Mars Science Laboratory.

«Πιστεύουμε ότι έχουμε αρχίσει να ρίχνουμε φως στην αρχαιότερη ιστορία του Άρη αμέσως μετά τη δημιουργία του πλανήτη. Για να εξηγήσουμε τα δεδομένα που έχουμε, θα πρέπει η αρχέγονη ατμόσφαιρα του Άρη να ήταν πολύ πυκνή (πάνω από 1000 φορές από όσο σήμερα) και να αποτελούνταν κυρίως από μοριακό υδρογόνο (H₂)», δήλωσε ο Kaveh Pahlevan, ερευνητής του Ινστιτούτου SETI. «Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό επειδή το H₂ είναι γνωστό ότι είναι ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου σε πυκνά περιβάλλοντα. Αυτή η πυκνή ατμόσφαιρα θα είχε δημιουργήσει ένα έντονο φαινόμενο του θερμοκηπίου, επιτρέποντας στους ωκεανούς να συγκρατήσουν την υψηλή θερμοκρασίας του νεαρού πλανήτη και να είναι σταθεροί στην επιφάνεια του Άρη για εκατομμύρια χρόνια έως ότου το H₂ χάθηκε σταδιακά στο διάστημα. Για αυτόν τον λόγο, συμπεραίνουμε ότι - σε μια εποχή πολύ πριν από τη δημιουργία των ωκεανών της Γης - ο Άρης υπήρξε ένας υδάτινος κόσμος».

Τα δεδομένα που λαμβάνονται επίσης υπόψη στο μοντέλο είναι η αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο (D/H) (το δευτέριο είναι το βαρύ ισότοπο του υδρογόνου) διαφορετικών δειγμάτων πετρωμάτων του Άρη, συμπεριλαμβανομένων των μετεωριτών που προέρχονται από αυτόν και εκείνων που αναλύθηκαν από το Curiosity. Οι μετεωρίτες από τον Άρη είναι ως επί το πλείστον πυριγενή πετρώματα — σχηματίστηκαν όταν το εσωτερικό του Άρη έλιωσε και το μάγμα ανέβηκε προς την επιφάνεια. Το νερό που διαλύεται σε αυτά τα εσωτερικά (προερχόμενα από τον μανδύα) πυριγενή δείγματα έχει αναλογία δευτερίου προς υδρογόνο παρόμοια με αυτή των ωκεανών της Γης, υποδεικνύοντας ότι οι δύο πλανήτες ξεκίνησαν με παρόμοιες αναλογίες D/H και ότι το νερό τους προερχόταν από την ίδια πηγή!

Αντίθετα, το Curiosity μέτρησε την αναλογία D/H ενός αρχαίου πηλού ηλικίας 3 δισεκατομμυρίων ετών στην επιφάνεια του Άρη και διαπίστωσε ότι αυτή η τιμή είναι σχεδόν τριπλάσια αυτή των ωκεανών της Γης. Προφανώς, μέχρι τη στιγμή που σχηματίστηκαν αυτοί οι αρχαίοι άργιλοι, ο όγκος των επιφανειακών υδάτων στον Άρη - η υδρόσφαιρα - είχε εμπλουτισθεί υπερβολικά σε δευτέριο σε σχέση με το υδρογόνο. Η μόνη διαδικασία που είναι γνωστό ότι παράγει αυτό το επίπεδο συγκέντρωσης δευτερίου (ή «εμπλουτισμό») είναι η απώλεια του ελαφρύτερου ισοτόπου, δηλαδή του κλασσικού μοριακού υδρογόνου στο διάστημα. Το μοντέλο δείχνει περαιτέρω ότι εάν η ατμόσφαιρα του Άρη ήταν πλούσια σε Η₂ κατά τη στιγμή του σχηματισμού της (και περισσότερο από 1000 φορές πυκνότερη από όσο είναι σήμερα), τότε τα επιφανειακά ύδατα θα εμπλουτίζονταν σε δευτέριο κατά έναν παράγοντα 2-3 φορές σε σχέση με το εσωτερικό του πλανήτη, επαληθεύοντας τις παρατηρήσεις. «Αυτό είναι το πρώτο δημοσιευμένο μοντέλο που αναπαράγει ως συμπεράσματα αυτά που βλέπουμε στα δεδομένα, δίνοντάς μας κάποια σιγουριά ότι το ατμοσφαιρικό εξελικτικό σενάριο που περιγράψαμε αντιστοιχεί πράγματι στα πρώιμα γεγονότα στον Άρη», δήλωσε ο Pahlevan. (Για τον «αρχαίο πηλό» διαβάστε σχετικά και το άρθρο Η παρουσία γλαυκονίτη στον Αρη, υποδηλώνει ότι κάποτε οι συνθήκες ήταν ευνοϊκές για ζωή!)

Εκτός από την περιέργεια για τα αρχαία περιβάλλοντα στους πλανήτες, οι πλούσιες σε Η₂ ατμόσφαιρες είναι σημαντικές στην αναζήτηση του Ινστιτούτου SETI για ζωή πέρα ​​από τη Γη. Πειράματα από τα μέσα του 20ου αιώνα δείχνουν ότι τα πρεβιοτικά μόρια που εμπλέκονται στην προέλευση της ζωής σχηματίζονται εύκολα σε τέτοιες πλούσιες σε Η₂ ατμόσφαιρες αλλά όχι τόσο εύκολα σε ατμόσφαιρες φτωχές σε Η₂ (ή πιο «οξειδωτικές»). Το συμπέρασμα είναι ότι ο πρώιμος Άρης ήταν μια ζεστή εκδοχή του σύγχρονου Τιτάνα και τουλάχιστον πολλά υποσχόμενη τοποθεσία για την ανάπτυξη της ζωής σε μια εποχή που η πρώιμη Γη ήταν εντελώς αφιλόξενη.

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2022-09-clues-early-atmosphere-mars-planet.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter

ΕΙΚΟΝΑ: Καλλιτεχνική απόδοση του πρώιμου Αρη καλυμμένου με ωκεανούς, βασιζόμενη στην τοπογραφία του και την εκτιμώμενη ποσότητα νερού. Credit: Kevin Gill. (CC BY 2.0)

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Τα 7 καλύτερα μέρη για αναζήτηση ζωής, στο Ηλιακό μας σύστημα!