Naukowcy starają się wyjaśnić w jaki sposób Mars utracił wodę, która miliardy lat temu znajdowała się na jego powierzchni. Nowe badanie ufundowane przez NASA dowodzi, że duża część utraconej wody została uwięziona w skałach, w skorupie planety.
Mamy wiele dowodów geologicznych na wodną przeszłość Marsa. Cztery miliardy lat temu Czerwona Planeta była bogata w jeziora, rzeki i być może nawet głębokie oceany. Szacuje się, że wczesny Mars mógł posiadać wystarczająco dużo wody w stanie ciekłym, że pokryłaby ona jego całą powierzchnię do głębokości od 100 do 1500 m. Dziś jednak Mars przypomina raczej suchą pustynię, a naukowcy wciąż starają się dowiedzieć co spowodowało takie zmiany.
Obecnie uważa się, że znacząca część dawnej wody na Marsie uciekła przez jego atmosferę do przestrzeni kosmicznej. Mniej więcej w tym samym czasie co jej wodna przeszłość, planeta utraciła swoje globalne pole magnetyczne, chroniące jej atmosferę przed strumieniem cząstek wylatujących ze Słońca. Po utracie pola magnetycznego atmosfery marsjańskiej zaczęło ubywać z powodu działania Słońca, a wraz z nią ubywała też woda. Ten rodzaj ucieczki bada na przykład w tej chwili marsjański orbiter MAVEN.
Naukowcy przeanalizowali zbiór danych zgromadzonych z badań Marsa na przestrzeni wielu lat i na ich podstawie wnioskują, że ucieczka wody z atmosfery w przestrzeń to tylko mniejsza część odpowiedzialna za obecną suchość planety. Z ich wyliczeń wynika, że większość wody, której brakuje została związana w minerałach w skorupie planety.
Rezultaty tych analiz zostały przedstawione przez doktorantkę uczelni Caltech Evę Scheller i współautorów na 52. Konferencji Planetologii i Nauk o Księżycu (LPSC). Artykuł podsumowujący wyniki tych prac został opublikowany na łamach czasopisma Science.
Naukowcy połączyli dane z misji bezzałogowych sond eksploracyjnych, które działały na powierzchni Marsa oraz badań nad składem meteorytów marsjańskich, które spadły na Ziemię. W szczególności zespół zbadał jak zmieniała się ilość wody w każdym stanie skupienia w czasie oraz jak zmieniał się skład chemiczny atmosfery i skorupy. Szczególną uwagę zwrócono na stosunek zawartości deuteru (cięższego izotopu wodoru) do wodoru.
Deuter występuje naturalnie w wodzie w ilości około 0,02% w stosunku do obecności „zwykłego” wodoru. Zwykły wodór z racji mniejszej masy atomowej łatwiej jest w stanie uciec z atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Zwiększony stosunek deuteru do wodoru mówi nam więc pośrednio o tym jakie było tempo ucieczki wody z Marsa w kosmos.
Naukowcy wysnuli wniosek, że obserwowany stosunek deuter-wodór i dowody geologiczne na dużą ilość wody w marsjańskiej przeszłości wskazują na to, że utrata wody przez planetę nie mogła się odbyć tylko w wyniku ucieczki z atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Proponowany jest więc mechanizm, który łączy ucieczkę atmosferyczną z uwięzieniem części wody w skałach.
Woda oddziałując na skały pozwala na tworzenie się iłów i innych uwodnionych minerałów. Taki sam proces zachodzi na Ziemi. Na naszej planecie jednak aktywność płyt tektonicznych powoduje, że stare fragmenty skorupy z uwodnionymi minerałami są topione w płaszczu, a następnie powstała woda oddawana w procesach wulkanicznych z powrotem do atmosfery. Na Marsie nie posiadającym płyt tektonicznych zamykanie wody w skorupie jest procesem nieodwracalnym
Bazując na obecnym tempie utraty atmosfery Marsa naukowcy twierdzą, że uwodnienie jego skorupy może odpowiadać nawet za 99% utraty wody, jednak nie jesteśmy pewni jak wyglądała atmosfera planety w przeszłości. Dalej szacują, że w okresie 4,1–3,7 mld lat temu Mars mógł stracić od 40 do 95% wody. Całkiem możliwe też, że wody tej później trochę wracało w okresach gwałtowniejszej aktywności wulkanicznej.
Pewnie doczekamy się jeszcze niejednego doniesienia modyfikującego nasze rozumienie ewolucji Marsa i obecności wody na jej powierzchni. Na te pytania pomagają odpowiedzieć sondy krążące wokół Czerwonej Planety oraz misje powierzchniowe. Kolejnych danych dostarczy naukowcom na pewno amerykański łazik Perseverance, który od kilku miesięcy znajduje się na powierzchni planety.
Perseverance będzie badał obszar Krateru Jezero – miejsca gdzie w dalekiej przeszłości znajdowało się jezioro z wodą w stanie ciekłym i gdzie z orbity widać ślady dawnych delt rzecznych wpływających i wypływających ze zbiornika. Perseverance będzie też miał zadanie zebrania i przygotowania próbek skał i regolitu, które na Ziemię zabierze przyszła misja.
Więcej informacji:
- Informacja prasowa NASA nt. omawianej pracy naukowej
- Hydrated crust stores Mars' missing water (artykuł w czasopiśmie Science)
Na podstawie: NASA/Science
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu: Mars zarejestrowany kamerą orbitera misji Viking. Źródło: NASA/JPL-Caltech/USGS.