Марс се е формирал със сравнително тънка атмосфера
Мисия: Mars Science Laboratory

---

Увеличаване Тази графика изобразява начините по които въглеродния диоксид се обменя между марсианския интериор, повърхностните скали, полярните шапки, водите и атмосферата. Също така изобразява и механизъмът, чрез който се губи от атмосферата формирайки силен ефект върху изотопното съотношение. Въглеродния двуокис (CO2) е бил освободен директно в атмосферата на младия Марс от мантията, чрез вулкани. След това той е попаднал в полярните шапки като преминава от газ в лед и обратно. CO2 може да се е разтворил и във водата, където се утаява формирайки слоеве от карбонати. Сега нова теория предполага, че всичко това е работило на Марс много отдавна, но е оставило много малък отпечатък защото нивата на въглероден диоксид са били много по-малки от предполаганото. Нещо повече, въглеродът постепенно се е изпарил в космоса от слънчевата активност действала през цялата история на планетата. Image Credit: Lance Hayashida/Caltech

Днес, Марс е покрит с тънка атмосфера съставена най-вече от въглероден двуокис. Този газ е твърде разреден за да позволи запазването на вода в течно агрегатно състояние на повърхността. Въпреки това, вече богатия масив от геоложки доказателства са довели учените до заключението, че древния Марс някога е бил по-топло и влажно място, отколкото е днес. За получаването на по-умерен климат се предполага, че планетата някога е била обвита с много по-дебела атмосфера съставена също от въглероден диоксид. За това, в продължение на десетилетия основният въпрос е "Къде е изчезнал всичкия въглероден диоксид?"

Слънчевият вятър е премахнал голяма част от древната атмосфера на Марс. Всъщност този процес продължава и днес, и по този начин изчезват тонове газ всеки ден. Водната пара например, под влиянието на ултравиолетовата слънчева радиация се разпада на водород и кислород. След това тези по-леки газове лесно се издухват в космоса от високоенергийните слънчеви частици. Когато говорим за въглероден диоксид обаче се случва нещо друго. Този газ вместо да изчезне в космоса, трябва да се абсорбира в скалите, когато планетата изстине. По този начин се образуват карбонатите. Това се е случило на Земята и теорията е, че преди да "замръзне" въглеродния диоксид, земната атмосфера е била няколко пъти по-дебела, не е изключено да е била подобна на тази на Венера. Но на нашата планета се забелязват големи количества карбонати, които доказват теорията. 

Учените предполагат, че някога Марс също е бил обвит от подобна гигантска атмосфера, която е следствие от планетообразуването. Но загадката е, че днес съществуват много малки количества карбонати или "замръзнал" въглероден диоксид в скалите.

Сега учените са предложили едно обяснение за тази загадка относно "липсващия" въглерод. Те предполагат, че преди 3,8 милиарда години атмосферата на Марс всъщнос не е била толкова дебела, а планетата е стартирала съществуването си с умерено плътна атмосфера. Тогава, повърхностното налягане е било сравнимо със земното днес, а не както на Венера, което е 90 пъти по-голямо от нашето. След това, с течение на времето, атмосферата изтънява още повече до сегашните нива, което означава, че Марс е изгубил безвъзвратно и постепенно своя въглерод без да даде шанс да се формират карбонати. Това може да се докаже, като се изследват двата изотопа на въглерода - С12 и С13.

Подобен преход от умерено плътна атмосфера към много тънка такава, може да се осъществи по два възможни механизма за премахване на въглерода. Той или трябва да се включи в минералите изграждащи скалите или е отлетял в космоса.

Досегашните проучвания са установили, че сме много далече от достатъчните количества карбонати в най-горния слой на кората, около километър дебелина. Тези данни идват от изучаването на ерозиите, древните речни корита и други вдлъбнатини, които са формирани от активни процеси преди около 3,8 милиарда години.

Сценарият за избягал в космоса въглерод също е проблематичен. Ако това се е случило, тогава ще се промени изотопното съотношение на С12 и С13. Проблемът е, че не се знае първоначалното съотношение, а и то се е променяло през милиардната история на планетата от падащите метеорити и прах които са доставяли въглерод. Определянето на сегашното съотношение е лесно, инструментът "SAM" на Кюриосити вече е извършил такъв свръх прецизен анализ.

Еднопосочното бягство на въглероден диоксид в космоса се нарича "разпрашаване", който процес включва взаимодействието между слънчевия вятър и горните слоеве на атмосферата. Мисията "Мавен" е установила, че всяка секунда се губят около 100 грама въглерод. Разпрашването леко благоприятства за загубата на С12 в сравнение с С13, но този ефект е малък. Измерването от Кюриосити показва, че днес марсианската атмосфера е далеч по-обогатена с С13 за сметка на С12, отколкото трябва да бъде в резултат на самостоятелно разпрашване. Следователно още процеси са отговорни за изчезването на въглерода.

Сега, учените са идентифицирали механизъм, който би могъл да допринесе за значително обогатяване на С13. Процесът започва с ултравиолетовата (UV) светлина от Слънцето, която разделя атмосферния въглероден диоксид на въглероден монооксид и кислород. След това, UV светлината разпада още веднъж въглеродния оксид на въглерод и кислород. Някои въглеродни атоми, произведени по този начин, притежават достатъчно енергия за да избягат от атмосферата и новото изследване показва, че С12 е с много по-голяма вероятност да избяга от С13.

Съставените модели за дългосрочните ефекти на този механизъм показват, че ако само една малка част от въглерода бяга чрез този процес, тя ще остави големи и трайни отпечатъци в съотношението на въглеродните изотопи. Това, от своя страна, позволява да се изчисли, че атмосферата преди 3,8 милиарда години е била с повърхностно налягане съвсем малко, по-малко от днешната атмосфера на Земята.

Това всъщност е решение на дългогодишен парадокс. Излиза, че Марс не е трябвало да има дебела и гъста въглеродна атмосфера, а една много по-тънка атмосфера, и ефективна UV ерозия може да издуха всичкия въглерод без да даде шанс да се формират карбонати. Нещо, което наблюдаваме днес.

---

• 2073
• 0
• Nov 26, 2015

---

Коментар