Nieuw onderzoek gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters suggereert dat Mars nat werd geboren, met een dichte atmosfeer die miljoenen jaren warme tot hete oceanen mogelijk maakte. Om tot deze conclusie te komen, ontwikkelden onderzoekers het eerste model van de evolutie van de atmosfeer van Mars dat de hoge temperaturen die gepaard gaan met de vorming van Mars in gesmolten toestand verbindt met de vorming van de eerste oceanen en atmosfeer.

Dit model laat zien dat - net als op de moderne aarde - waterdamp in de atmosfeer van Mars geconcentreerd was in de lagere atmosfeer en dat de bovenste atmosfeer van Mars "droog" was omdat de waterdamp zou condenseren als wolken op lagere niveaus in de atmosfeer. Moleculair waterstof (H₂ ), daarentegen, condenseerde niet en werd getransporteerd naar de bovenste atmosfeer van Mars, waar het verloren ging in de ruimte. Deze conclusie - dat waterdamp condenseerde en werd vastgehouden op het vroege Mars, terwijl moleculaire waterstof niet condenseerde en ontsnapte - maakt het mogelijk om het model rechtstreeks te koppelen aan metingen gemaakt door ruimtevaartuigen, met name de Mars Science Laboratory rover Curiosity.

"We denken dat we een over het hoofd gezien hoofdstuk in de vroegste geschiedenis van Mars hebben gemodelleerd in de tijd onmiddellijk nadat de planeet werd gevormd. Om de gegevens te verklaren, moet de oorspronkelijke atmosfeer van Mars erg dicht zijn geweest (meer dan ~ 1000x zo dicht als de moderne atmosfeer) en samengesteld voornamelijk van moleculaire waterstof (H₂ ),", zegt Kaveh Pahlevan, onderzoekswetenschapper van het SETI Instituut.

"Deze bevinding is belangrijk omdat H₂ staat bekend als een sterk broeikasgas in dichte omgevingen. Deze dichte atmosfeer zou een sterk broeikaseffect hebben veroorzaakt, waardoor zeer vroege warm-tot-heetwateroceanen miljoenen jaren stabiel op het oppervlak van Mars konden blijven tot de H₂ ging geleidelijk verloren in de ruimte. Om deze reden concluderen we dat - in een tijd voordat de aarde zelf was gevormd - Mars nat werd geboren."

De gegevens die het model beperken, zijn de deuterium-tot-waterstof (D / H) -verhouding (deuterium is de zware isotoop van waterstof) van verschillende Mars-monsters, waaronder Mars-meteorieten en die geanalyseerd door Curiosity. Meteorieten van Mars zijn meestal stollingsgesteenten - ze werden gevormd toen het binnenste van Mars smolt en het magma naar de oppervlakte steeg. Het water dat in deze inwendige (van mantel afgeleide) stollingsmonsters is opgelost, heeft een deuterium-tot-waterstofverhouding die vergelijkbaar is met die van de oceanen van de aarde, wat aangeeft dat de twee planeten begonnen met vergelijkbare D/H-verhoudingen en dat hun water uit dezelfde bron kwam in het vroege zonnestelsel.

Curiosity mat daarentegen de D/H-verhouding van een oude 3 miljard jaar oude klei op het oppervlak van Mars en ontdekte dat deze waarde ~ 3x die van de oceanen van de aarde is. Tegen de tijd dat deze oude kleisoorten zich vormden, had het oppervlaktewaterreservoir op Mars - de hydrosfeer - blijkbaar aanzienlijk geconcentreerd deuterium ten opzichte van waterstof. Het enige bekende proces om dit niveau van deuteriumconcentratie (of "verrijking") te produceren, is preferentieel verlies van de lichtere H-isotoop naar de ruimte.

Het model laat verder zien dat als de atmosfeer van Mars H₂ . was -rijk was ten tijde van zijn vorming (en meer dan ~ 1000x zo dicht als vandaag), dan zou het oppervlaktewater natuurlijk met een factor 2-3x verrijkt zijn met deuterium ten opzichte van het binnenland, wat de waarnemingen reproduceert. Deuterium geeft de voorkeur aan verdeling in het watermolecuul ten opzichte van moleculaire waterstof (H₂ ), die bij voorkeur gewone waterstof opneemt en ontsnapt uit de top van de atmosfeer.

"Dit is het eerste gepubliceerde model dat deze gegevens op natuurlijke wijze reproduceert, wat ons enig vertrouwen geeft dat het atmosferische evolutionaire scenario dat we hebben beschreven overeenkomt met vroege gebeurtenissen op Mars", zei Pahlevan.

Afgezien van nieuwsgierigheid naar de vroegste omgevingen op de planeten, H₂ -rijke atmosferen zijn belangrijk in de zoektocht van het SETI Instituut naar leven buiten de aarde. Experimenten die teruggaan tot het midden van de 20e eeuw tonen aan dat prebiotische moleculen die betrokken zijn bij de oorsprong van levensvormen gemakkelijk in dergelijke H₂ -rijke atmosferen maar niet zo gemakkelijk in H₂ -slechte (of meer "oxiderende") atmosferen. De implicatie is dat het vroege Mars een warme versie van het moderne Titan was en een minstens zo veelbelovende plek voor het ontstaan ​​van leven als de vroege aarde, zo niet veelbelovender. + Verder verkennen

Help NASA-wetenschappers wolken op Mars te vinden