Istraživači otkrivaju gdje je nestala Marsova artmosfera

Mars nije uvijek bio hladna pustinja kakvu danas vidimo. Sve je više dokaza da je voda jednom tekla površinom Crvenog planeta, prije više milijardi godina. A ako je bilo vode, mora postojati i gusta atmosfera da se voda ne smrzne. Ali negdje prije otprilike 3,5 milijarde godina, voda je presušila, a zrak, nekad težak ugljičnim dioksidom, dramatično se razrijedio, ostavljajući samo pramen atmosfere koji danas drži planet.

Gdje je točno nestala Marsova atmosfera? Ovo je pitanje središnji misterij Marsove povijesti duge 4,6 milijardi godina.

Za dva geologa s američkog Instituta tehnologije u Massachusettsu MIT-a, odgovor bi mogao ležati u glini planeta. U radu koji se pojavljuje u časopisu Science Advances, oni kažu da bi veliki dio atmosfere Marsa koja nedostaje mogao biti zaključan u kori planeta prekrivenoj glinom.

Tim tvrdi da je, dok je voda bila prisutna na Marsu, tekućina mogla procuriti kroz određene vrste stijena i pokrenuti spori lanac reakcija koje su postupno izvlačile ugljični dioksid iz atmosfere i pretvarale ga u metan, oblik ugljika koji bi mogao biti pohranjen eonima na glinenoj površini planeta.

Slični se procesi događaju u nekim regijama na Zemlji. Istraživači su iskoristili svoje znanje o interakcijama između stijena i plinova na Zemlji i primijenili to na način na koji bi se slični procesi mogli odvijati na Marsu. Otkrili su da, s obzirom na to koliko se gline procjenjuje da pokriva površinu Marsa, glina na planetu može zadržati do 1,7 bara ugljičnog dioksida, što bi bilo ekvivalentno oko 80 posto početne, rane atmosfere planeta.

Moguće je da bi se taj povučeni ugljik s Marsa jednog dana mogao povratiti i pretvoriti u pogonsko gorivo za buduće misije između Marsa i Zemlje, predlažu istraživači.

"Na temelju naših otkrića na Zemlji, pokazujemo da su slični procesi vjerojatno djelovali na Marsu, te da su se velike količine atmosferskog CO2 mogle transformirati u metan i izdvojiti u glini", kaže autor studije Oliver Jagoutz, profesor geologije na Odjelu MIT-a znanosti o Zemlji, atmosferi i planetu (EAPS). "Ovaj bi metan još uvijek mogao biti prisutan i možda se čak koristio kao izvor energije na Marsu u budućnosti."

Jagoutzova grupa na MIT-u nastoji identificirati geološke procese i interakcije koje pokreću evoluciju Zemljine litosfere, tvrdog i lomljivog vanjskog sloja koji uključuje koru i gornji plašt, gdje leže tektonske ploče.

Godine 2023. on i glavni autor studije Joshua Murray usredotočili su se na vrstu površinskog glinenog minerala zvanog smektit, koji je poznat kao vrlo učinkovita zamka za ugljik. Unutar jednog zrna smektita nalazi se mnoštvo nabora unutar kojih ugljik može neometano stajati milijardama godina. Pokazali su da je smektit na Zemlji vjerojatno proizvod tektonske aktivnosti i da su glineni minerali, jednom izloženi na površini, povukli i pohranili dovoljno ugljičnog dioksida iz atmosfere da ohladi planet tijekom milijuna godina.

Ubrzo nakon što je tim  izvijestio o svojim rezultatima, Jagoutz je pogledao kartu površine Marsa i shvatio da je velik dio površine tog planeta prekriven istom smektitnom glinom. Jesu li gline mogle imati sličan učinak hvatanja ugljika na Marsu, i ako jesu, koliko su gline mogle zadržati ugljika?

Za razliku od Zemlje, gdje je smektit posljedica pomicanja i izdizanja kontinentalnih ploča kako bi se stijene iz plašta donijele na površinu, na Marsu nema takve tektonske aktivnosti. Tim je tražio načine na koje je glina mogla nastati na Marsu, na temelju onoga što znanstvenici znaju o povijesti i sastavu planeta.

Na primjer, neka udaljena mjerenja Marsove površine sugeriraju da barem dio kore planeta sadrži ultramafične magmatske stijene, slične onima koje proizvode smektite uslijed trošenja na Zemlji. Druga zapažanja otkrivaju geološke obrasce slične kopnenim rijekama i pritokama, gdje je voda mogla teći i reagirati sa stijenom ispod.

Jagoutz i Murray pitali su se je li voda mogla reagirati s Marsovim dubokim ultramafičnim stijenama na način da bi proizvela glinu koja danas pokriva površinu. Razvili su jednostavan model kemije stijena, temeljen na onome što je poznato o interakciji magmatskih stijena sa svojim okolišem na Zemlji.

Primijenili su ovaj model na Mars, gdje znanstvenici vjeruju da se kora uglavnom sastoji od magmatskih stijena koje su bogate mineralom olivinom. Tim je koristio model kako bi procijenio promjene koje bi mogle pretrpjeti stijene bogate olivinom, pod pretpostavkom da je voda postojala na površini najmanje milijardu godina, a atmosfera je bila puna ugljičnog dioksida.