Zowel de aarde als Mars hebben momenteel oxiderende atmosferen, daarom ontwikkelen ijzerrijke materialen in het dagelijks leven roest (een veel voorkomende naam voor ijzeroxide) tijdens de oxidatiereactie van ijzer en zuurstof. De aarde heeft ongeveer 2,5 miljard jaar een oxiderende atmosfeer gehad, maar voor dat, de atmosfeer van deze planeet werd kleiner - er was geen roest.

De overgang van een gereduceerde planeet naar een geoxideerde planeet wordt de Great Oxidation Event of GOE genoemd. Deze overgang was een centraal onderdeel van de evolutie van onze planeet, en fundamenteel verbonden met de evolutie van het leven hier - in het bijzonder met de prevalentie van fotosynthese die zuurstof produceerde. Planetaire geologen aan de HKU hebben ontdekt dat Mars een eigen grote zuurstofvoorziening heeft ondergaan - miljarden jaren geleden, de rode planeet was niet zo rood.

De ontdekking werd onlangs gepubliceerd in Natuurastronomie in een paper geleid door onderzoek postdoctorale student Jiacheng LIU en zijn adviseur Associate Professor Dr. Joe MICHALSKI, beide verbonden aan de Research Division for Earth and Planetary Science en Laboratory for Space Research. De onderzoekers gebruikten infrarood remote sensing en spectroscopie om de moleculaire vibratie van het materiaal op het oppervlak van Mars vanuit een baan om de aarde te meten, om de mineralogie en geochemie van oude rotsen op Mars te onthullen. Door gedetailleerde vergelijkingen van infrarood remote sensing-gegevens en gegevens verzameld in het laboratorium hier op aarde, het team toonde aan dat oude rotsen op Mars die aan het oppervlak waren blootgesteld, waren verweerd onder reducerende omstandigheden, wat aangeeft dat er een verminderde atmosfeer bestond.

Veel mensen weten dat Mars nu koud en droog is, maar ~ 3,5 miljard jaar geleden, het was warmer en natter. Het was warm genoeg om de vorming van rivierkanalen mogelijk te maken, meren en mineralen die zijn gevormd door interactie met water. Wetenschappers die wiskundige modellen hebben gebruikt om de omstandigheden van een vroege atmosfeer van Mars te beperken, hebben geconcludeerd dat de opwarming van de aarde heeft plaatsgevonden, maar ze concludeerden uit hun modellen ook dat de kas minder gassen moet bevatten dan koolstofdioxide, impliceerde dat er een reducerende atmosfeer zou hebben bestaan. Maar tot nu toe, er is geen enkel bewijs dat de verminderde atmosfeer van het vroege Mars daadwerkelijk heeft plaatsgevonden. Dit werk geeft aan dat het bestond.

Dit project omvatte gedetailleerde infrarood remote sensing van Mars, infraroodspectroscopie gebruiken om mineralen in belichte, verweerde rotseenheden. Het werk is gebaseerd op een gedetailleerde analyse van verweerde vulkanische rotsen op het eiland Hainan in het zuidwesten van China, waar dikke opeenvolgingen van basalt, vergelijkbaar met vulkanisch gesteente op Mars voorkomen. Jiacheng Liu analyseerde de veranderde gesteenten systematisch met behulp van infraroodspectroscopie in het laboratorium en produceerde een paper over dat onderzoek dat onlangs is gepubliceerd in Applied Clay Science.

"Jiacheng heeft een werkelijk uitstekend doctoraatsproject uitgevoerd, gebouwd op zorgvuldige analyse in het laboratorium en toepassing van die laboratoriumresultaten op teledetectie van Mars, " Dr. Michalski merkte op, "Jiacheng heeft voortgebouwd op zijn gedetailleerde werk op monsters van het eiland Hainan om aan te tonen dat soortgelijke mineralogische trends zich hebben voorgedaan in rotsen op Mars."

Ook assistent-professor Dr. Ryan MCKENZIE van de Research Division for Earth and Planetary Science is onder de indruk van deze bevindingen. "Dit is een nogal opmerkelijke studie met bevindingen die een aanzienlijke invloed zullen hebben op hoe we de vroege evolutie van terrestrische planeten en hun oppervlakteomgevingen begrijpen. De overgang van een reducerende naar oxiderende atmosfeer op aarde ~2,5 miljard jaar geleden was alleen mogelijk omdat het bestaan ​​van leven , aangezien zuurstof een afvalproduct is van metabolische processen zoals fotosynthese. Zonder microben die zuurstof produceren, het zou zich niet ophopen in onze atmosfeer, en we konden hier niet zijn. Hoewel er zeker verschillen zijn in de lokale omstandigheden waaraan Mars en de aarde zijn blootgesteld tijdens hun evolutionaire geschiedenis, mijn geest kan het niet helpen, maar begin na te denken over wat de resultaten van Jiancheng kunnen betekenen voor een potentiële vroege biosfeer van Mars, ' merkte Dr. McKenzie op.

Terwijl China's eerste missie naar MarsTianwen-1 aan de gang is - op 10 februari met succes in een baan om Mars is aangekomen en in mei 2021 op Mars zal landen, wetenschappers bereiden zich voor op een spannend jaar van verkenning en ontdekking van Mars. Dit werk laat zien hoe spectroscopie en teledetectie leiden tot fundamentele ontdekkingen die van groot belang zijn voor het begrijpen van de geschiedenis van Mars. Nu we de oudste geschiedenis van Mars beginnen te begrijpen, onderzoekers zijn klaar om direct te zoeken naar handtekeningen dat er ooit leven op het oude Mars zou hebben bestaan, en HKU is van plan om centraal te staan ​​in dit grote wetenschappelijke avontuur.