Объяснение стойкого водорода в атмосфере Марса

Тот факт, что сегодняшний, сухой Марс, имел текущие реки и озера несколько миллиардов лет назад, за десятилетия озадачивал ученых. Теперь, исследователи Гарварда думают, что у них есть хорошее объяснение для более теплого, более влажного древнего Марса.

Опираясь на предыдущие теории, описывающие Марс в прошлом как горячий снова, Cold Again Place, команда, возглавляемая исследователями в Школе инженерии и прикладных наук Гарвардского Джона А. Полсона, определила химические механизмы, с помощью которых древний Марс смог Чтобы поддерживать достаточно тепла в первые дни для размещения воды и, возможно, жизни.

«Это была такая загадка, что на Марсе была жидкая вода, потому что Марс находится дальше от солнца, а также солнце было слабее на раннем этапе», — сказала Даника Адамс, постдокторский парень из НАСА Саган и ведущий автор книги «Новая статья в природе» Геоссаука.

Ранее водород был теоретизирован как волшебный ингредиент, смешанный с углекислым газом в марсианской атмосфере, чтобы вызвать эпизоды тепличного потепления. Но срок службы атмосферного водорода является коротким, поэтому требовался более подробный анализ.

Теперь Адамс, Робин Вордсворт, профессор экологической науки и инженерии Гордона Маккея в морях, и команда выполнила фотохимическое моделирование — в соответствии с методами, используемыми сегодня для отслеживания загрязняющих веществ воздуха — чтобы заполнить подробную информацию о отношениях ранней марсианской атмосферы с водородом, и и. Как эти отношения изменились со временем.

«Ранний Марс — потерянный мир, но он может быть реконструирован с большим подробностями, если мы задаем правильные вопросы», — сказал Вордсворт. «Это исследование впервые синтезирует химию и климат атмосферы, чтобы сделать некоторые поразительные новые прогнозы, которые можно проверить, как только мы возвращаем Марс на Землю».

Адамс изменил модель, называемую кинетикой, чтобы имитировать, как сочетание водорода и других газов реагирует как с землей, так и воздухом контролировала ранний марсианский климат.

Она обнаружила, что в период Ноачи и Геспериана, от 4 до 3 миллиардов лет назад, Марс испытал эпизодические теплые заклинания примерно на 40 миллионов лет, причем каждое событие длилось 100 000 или более лет. Эти оценки согласуются с геологическими особенностями на Марсе сегодня. Теплые, влажные периоды были обусловлены гидратацией земной коры или теряющейся водой, которая поставляла достаточно водорода, чтобы нарастать в атмосфере в течение миллионов лет.

Во время колебаний между теплым и холодным климатом химия атмосферы Марса также колебалась. CO2 постоянно поражается солнечным светом и преобразуется в Co. В теплые периоды CO может переработать обратно в CO2, делая CO2 и водород доминирующим. Но если бы было холодно достаточно долго, утилизация замедлилась бы, наращивала CO и приводила к более уменьшенному состоянию, так как меньше кислорода. Окислительно -восстановительные состояния атмосферы, таким образом, резко изменились с течением времени.

«Мы определили масштабы времени для всех этих чередований», — сказал Адамс. «И мы описали все части в одной фотохимической модели».

Работа по моделированию дает потенциальное новое понимание условий, которые поддерживали пребиотическую химию — основания более поздней жизни, как мы ее знаем, — о теплых периодах, а также проблемы для устойчивости этой жизни во время интервалов холода и окисления. Адамс и другие начинают работать над поиском доказательств этих чередований, использующих изотопное химическое моделирование, и они планируют сравнить эти результаты с камнями из предстоящей миссии по возвращению образца Марса.

Поскольку Марсу не хватает тектоники пластины, в отличие от Земли, поверхность, видимая сегодня, похожа на поверхность давного времени, что делает ее историю озер и рек намного более интригующей. «Это делает действительно отличный пример того, как планеты могут развиваться со временем», — сказал Адамс.

Информация от: Школой инженерных и прикладных наук Гарварда Джона А. Полсона