Een nieuwe studie die het klimaat van Mars gedurende de levensduur van de planeet karakteriseert, onthult dat het in zijn vroegste geschiedenis periodiek werd opgewarmd door de toevoer van broeikasgassen afkomstig van vulkanisme en meteorieten, toch relatief koud bleef in de tussenliggende perioden, waardoor kansen en uitdagingen worden geboden voor elke microbiële levensvorm die mogelijk op de Rode Planeet is ontstaan. Bij de studie was een nationaal team van wetenschappers betrokken, waaronder Joel Hurowitz, doctoraat, van de Stony Brook-universiteit. De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een paper gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen .

De auteurs, geleid door Dr. Robin Wordsworth van Harvard University, erop wijzen dat het verzoenen van de geologie van Mars met modellen van atmosferische evolutie een grote uitdaging blijft, omdat de geologie van Mars wordt gekenmerkt door bewijs uit het verleden voor episodisch vloeibaar oppervlaktewater, en geochemie die wijst op een langzame en intermitterende overgang van nattere naar drogere en meer oxiderende oppervlaktecondities. In "Een gekoppeld model van episodische opwarming, oxidatie en geochemische transities op het vroege Mars, "Het onderzoeksteam presenteert een nieuw model met gerandomiseerde injectie van verminderende broeikasgassen en oxidatie als gevolg van waterstofontsnapping om de omstandigheden te onderzoeken die verantwoordelijk zijn voor de diverse geologische waarnemingen.

"Mars werd met tussenpozen opgewarmd toen de atmosferische samenstelling werd veranderd door de toevoer van gassen afkomstig van vulkanisme en meteorietinslagen. Deze klimaatoptima lieten water over het oppervlak stromen, rivieren en meren vormen, en de rotsen en mineralen die we associëren met water op Mars, " legt Hurowitz uit, Universitair hoofddocent bij de afdeling Geowetenschappen van het College of Arts and Sciences aan de Stony Brook University.

Hurowitz is lid van het onderzoeksteam dat werkt aan de NASA Mars 2020 Mission Perseverance Rover en is een van de wetenschappers die heeft gewerkt aan de PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) die aan de arm van de rover is bevestigd.

"Dit artikel stelt een model voor klimaatvariatie op Mars voor dat kan worden getest met metingen van de chemie en mineralogie van gesteenten door PIXL en de Perseverance-rover in Jezero Crater, ", zegt Hurowitz.

Het klimaatmodel voorspelt een over het algemeen koude vroege Mars, met een gemiddelde jaartemperatuur van minder dan 240 graden K (of min 28 F). Met piekverlagende gasafgiftesnelheden en achtergrondkooldioxideniveaus die hoog genoeg zijn, de planeet zou warme intervallen vertonen die voldoende zijn om kraterwanden te degraderen, vormen valleinetwerken en creëren andere rivier/lacustriene kenmerken.

De auteurs schrijven ook dat het model ook tijdelijke opbouw van zuurstof in de lucht voorspelt, wat het voorkomen van geoxideerde minerale soorten kan verklaren, zoals de mangaanoxiden die door de Curiosity-rover in Gale Crater zijn waargenomen. Ze wijzen er verder op dat grootschalige tijdelijke veranderingen in de oppervlakteminerologie van de planeet kunnen worden verklaard door een gecombineerd resultaat van toenemende planetaire oxidatie, afnemende beschikbaarheid van grondwater en afnemende meteorietinslagstroom, die de remobilisatie en thermochemische vernietiging van oppervlaktesulfaten dramatisch vertraagde.

De auteurs wijzen erop dat in het huidige zonnestelsel, De aarde is de enige planeet met een zuurstofrijke atmosfeer, wat suggereert dat zuurstof zou kunnen dienen als biomarkergas in de jacht op bewijs van leven op exoplaneten. Echter, zij schrijven, "Ons model voorspelt langlevende, relatief zuurstofrijke atmosferen voor Mars in de middelste periode van zijn geschiedenis zonder de aanwezigheid van leven, wat aangeeft dat zuurstofdetectie alleen in sommige omstandigheden een 'vals positief' kan zijn voor het leven.

"Omdat prebiotische chemie niet voorkomt in sterk oxiderende omgevingen, dit werk legt beperkingen op aan de tijdsperioden en locaties waarin het leven op het vroege Mars had kunnen ontstaan ​​en voortduurden."

Ze concluderen dat het door hen voorgestelde klimaatmodel van vroege Mars-omgevingen kansen suggereert voor het "opkomen van leven tijdens warme, natte intervallen wanneer het verminderen van omstandigheden prebiotische chemie zou hebben begunstigd, maar ook uitdagingen voor het voortbestaan ​​van het oppervlakteleven in het licht van frequente en, door de tijd, langere intervallen van voornamelijk koude en droge oxiderende omgevingen."