Дослідники змоделювали збільшення кількості відновних парникових газів і окиснення атмосфери внаслідок втрати водню, щоб дізнатися про умови на ранньому Марсі. Виявилося, що планета переходила від відновної до окисної атмосфери кілька разів. Клімат Марса в цілому лишався холодним, але іноді тут відбувалися потепління. Автори статті у журналі Nature Geoscience вважають, що такі умови становили одночасно і виклики, і можливості для зародження мікробів.
На цьому художньому зображенні реально існуючу висохлу річкову долину на Марсі заповнили водою. NASA / JPL / University of Arizona / USGS
Якими були умови на ранньому Марсі?
Сучасний Марс сухий та холодний, на ньому відсутня вулканічна активність. Середня температура його поверхні становить близько 210 Кельвінів. Атмосфера, в якій переважає вуглекислий газ, дуже тонка. Проте велика кількість геоморфологічних та геохімічних даних вказує на те, що в далекому минулому умови на Марсі різко відрізнялися. Так, тут знаходили сліди посиленої річкової ерозії, геохімічних змін поверхні під впливом води та відкладення осадів. Найбільш правдоподібним поясненням цього є сильне потепління внаслідок парникового ефекту в ранній історії Марса, коли його атмосфера мала вищу густину. Загалом, для формування спостережуваних особливостей на поверхні планети, потрібно від 10 тисяч до 10 мільйонів років теплих умов. Втім, великі поверхневв рідкі водойми тут, ймовірно, не могли існувати довше, ніж кілька мільйонів років. Хімічний склад марсіанської поверхні також змінювався з часом. Астрономи знаходили підтвердження, що його рання атмосфера принаймні періодично була відновною.
Яке дослідження провели вчені?
Дослідники об’єднали модель атмосферної еволюції Марса та кліматичну модель. Під час моделювання вчені враховували довільні викиди відновних парникових газів в атмосферу внаслідок ударів метеоритів, вулканізму та змін в корі планети. Крім того, модель також включала окиснення атмосфери внаслідок атмосферної втечі водню. Це дозволило вченим дослідити умови на ранньому Марсі.
Що показали результати?
Згідно з моделюванням, ранній Марс загалом лишався холодним, із середньорічною температурою нижче 240 Кельвінів. Але під час найвищої кількості викидів відновних парникових газів та високих фонових рівнів вуглекислого газу планета мала теплі інтервали. У цей час деформувалися стінки кратерів, утворювалися мережі річок та інші особливості поверхні. Модель дослідників також передбачає перехідне накопичення атмосферного кисню, що пояснює наявність на Марсі давніх окислених мінералів. Така атмосфера могла бути тривалою і не потребує присутності живих організмів, тож, на думку авторів, кисень не завжди можна використовувати у якості потенційного біомаркера. Крім того, ця робота обмежує часові періоди та місця на ранньому Марсі, в яких могло виникнути і зберегтися життя, адже пребіотична хімія не зустрічається у сильно окиснених середовищах.
Таким чином, дослідники підсумовують, що гіпотетичне мікробне життя на Марсі могло з’явитися під час теплих, вологих інтервалів у його історії. Тоді атмосфера була відновною, що сприяло б пребіотичній хімії, але також створювало б проблеми для стійкості поверхневого життя під час частих і довших інтервалів холодного та сухого окислювального середовища.
Ще одна робота, про яку ми писали нещодавно, також підтверджує існування відновної атмосфери в минулому Марса. Крім того, «К'юріосіті» знаходив сліди великої повені на Червоній планеті, а кратер Ґейл, у якому зараз працює цей ровер, у минулому мав клімат, схожий на ісландський.