Dramatische klimaatcycli op het vroege Mars, veroorzaakt door ophoping van broeikasgassen, kan de sleutel zijn om te begrijpen hoe vloeibaar water zijn sporen achterliet op het oppervlak van de planeet, volgens een team van planetaire wetenschappers.

Wetenschappers hebben lang gedebatteerd over hoe diepe kloven en uitgestrekte valleinetwerken - zoals de soorten die miljoenen jaren op aarde door stromend water zijn uitgehouwen - zo'n 3,8 miljard jaar geleden op Mars konden ontstaan, een tijd dat velen geloven dat de planeet bevroren was.

De onderzoekers suggereren dat een met gletsjer bedekte vroege Mars lange warme perioden kan hebben meegemaakt, die tot 10 miljoen jaar per keer duren, veroorzaakt door een dikke atmosfeer van kooldioxide en waterstof.

Het team, die zijn bevindingen vandaag (1 december) in het tijdschrift publiceerde Aardse en planetaire wetenschapsbrieven , vond dat de opwarmingscycli lang genoeg zouden hebben geduurd, en produceerde genoeg water, om de functies te creëren.

Met de fietshypothese je krijgt deze lange periodes van warmte die je voldoende tijd geven om alle verschillende Marsdal-netwerken te vormen, " zei Natasha Batalha, afgestudeerde student, astronomie en astrofysica, Penn State.

Eerdere studies suggereerden dat inslagen van asteroïden de planeet mogelijk hebben opgewarmd, het creëren van stoomatmosferen die tot regen leidden. Maar die warme periodes zouden veel korter duren en moeite hebben om voldoende water te produceren, aldus onderzoekers.

"We denken dat Mars miljoenen tot tientallen miljoenen jaren warm moest zijn, en de impacthypothese kan het duizenden jaren warm houden, " zei Jim Kasting, Evan Pugh Hoogleraar geowetenschappen, Penn staat, en papier co-auteur. "Op het gebied van water we hebben miljoenen meters regen nodig, en ze (eerdere studies) kunnen honderden meters krijgen."

Kasting zei dat valleien op het oppervlak van Mars qua breedte vergelijkbaar zijn met de Colorado River Canyon. Wetenschappers schatten dat het 16 miljoen jaar duurde voor de Colorado-rivier, seizoensgebonden gezwollen als de sneeuw smelt in de Rocky Mountains, om de nabijgelegen Grand Canyon te kerven.

Met behulp van klimaatmodellen, het team toonde opwarmingsperioden - veroorzaakt wanneer broeikasgassen een bepaald omslagpunt bereikten - die miljoenen jaren op Mars duurden. Met de juiste keuze van parameters, deze warme periodes kunnen tot 10 miljoen jaar duren.

Volgens onderzoekers, broeikasgassen stapelden zich geleidelijk op in de atmosfeer, uitgebraakt door vulkaanuitbarstingen, vrijkomt door magma op het oppervlak af te koelen of omhoog te sijpelen uit de aardkorst.

Regen verwijdert natuurlijk een deel hiervan uit de atmosfeer wanneer het valt, het opslaan van wat koolstof in de grond door middel van een proces dat chemische verwering wordt genoemd. Maar omdat het vroege Mars koud was, het regende minder en dit proces kon het niet bijhouden, aldus de onderzoekers.

"Mars bevindt zich in deze precaire positie aan de buitenrand van de bewoonbare zone, "Zei Batalha. "Het ontvangt minder zonnestroom, dus je begint in een glaciated staat. Er is vulkanische ontgassing, maar omdat je het kouder hebt, je krijgt niet dezelfde afzetting van koolstof terug in het oppervlak van de planeet. In plaats daarvan, je krijgt deze atmosferische opbouw en je planeet begint langzaam in temperatuur te stijgen."

Terwijl de planeet opwarmde, chemische verwering zou uiteindelijk sneller gebeuren dan vulkanen gassen in de atmosfeer kunnen terugbrengen, en de planeet zou beginnen af ​​te koelen, een nieuwe ijstijd inluidt.

Om de theorie te laten werken, wetenschappers zeiden dat verder onderzoek nodig is om te bepalen of er voldoende koolstofdioxide en waterstof op de planeet had kunnen worden geproduceerd.

"We zouden er goed aan doen als het vroege Mars platentektoniek had, net zoals de aarde vandaag heeft, "Zei Kasting. "Dan werkt het. Maar dat is een groot debat. Veel mensen denken niet dat Mars het ooit heeft gehad."

Batalha zei dat grote hoeveelheden koolstofdioxide in de atmosfeer tot zeer zure regen zouden hebben geleid. die carbonaatgesteenten aan het oppervlak zouden hebben opgelost en in de ondergrond zouden hebben afgezet.

"Dus als de volgende Mars-missie dieper kon graven, misschien kun je deze verschillende carbonaten ontdekken, ' zei ze. 'Dat zou een soort smoking gun zijn voor de kooldioxide.'