Det faktum, at den kolde, tørre Mars i dag havde flydende floder og søer for flere milliarder år siden, har forundret forskere i årtier. Nu synes Harvard -forskere, at de har en god forklaring på en varmere, vådere gamle Mars.
Bygger på forudgående teorier, der beskriver Mars of Yore som en varm igen, koldt igen sted, et team ledet af forskere ved Harvard John A. Paulson School of Engineering og Applied Sciences (SEAS) har bestemt de kemiske mekanismer, som gamle Mars var i stand til At opretholde nok varme i de tidlige dage til at være vært for vand og muligvis livet.
“Det har været sådan et puslespil, at der var flydende vand på Mars, fordi Mars er længere væk fra solen, og også solen var svagere tidligt,” sagde Danica Adams, NASA Sagan Postdoctoral Fellow og hovedforfatter af det nye papir i Nature Geoscience.
Hydrogen blev tidligere teoretiseret som den magiske ingrediens, blandet med kuldioxid i Martian -atmosfæren for at udløse episoder med opvarmning af drivhus. Men levetiden for atmosfærisk brint er kort, så der var påkrævet en mere detaljeret analyse.
Nu har Adams, Robin Wordsworth, Gordon McKay -professor i miljøvidenskab og teknik hos Seas, og teamet udført fotokemisk modellering – ligner metoder, der bruges i dag til at spore luftforurenende stoffer – for at udfylde detaljer om den tidlige Martian -atmosfære’s forhold til hydrogen, hvordan dette forhold ændrede sig over tid.
“Tidlig Mars er en mistet verden, men den kan rekonstrueres i detaljer, hvis vi stiller de rigtige spørgsmål,” sagde Wordsworth. “Denne undersøgelse syntetiserer atmosfærisk kemi og klima for første gang for at gøre nogle slående nye forudsigelser – som kan testes, når vi bringer Mars klipper tilbage til Jorden.”
Adams modificerede en model kaldet kinetik for at simulere, hvordan en kombination af brint og andre gasser reagerede med både jorden og luften kontrollerede det tidlige martiske klima.
Hun fandt ud af, at Mars i Mars ‘Noachian og Hesperian -perioder, for mellem 4 og 3 milliarder år siden, oplevede Mars episodiske varme trylleformularer over omkring 40 millioner år, med hver begivenhed, der varede 100.000 eller mere. Disse estimater er i overensstemmelse med geologiske træk på Mars i dag. De varme, våde perioder blev drevet af skorpehydrering, eller vand blev tabt til jorden, som leverede nok brint til at opbygge i atmosfæren gennem millioner af år.
Under udsvingene mellem varmt og koldt klima var Chemistry of Mars ‘atmosfære også svingende. Co2 bliver konstant ramt af sollys og konverteret til co. I varme perioder kunne CO genbruge tilbage til co2der laver co2 og brint dominerende. Men hvis det var koldt længe nok, ville genanvendelsen bremse, opbygge CO og skabe en mere reduceret tilstand, også mindre ilt. Redox -tilstandene i atmosfæren ændrede sig således dramatisk over tid.
“Vi har identificeret tidsskalaer for alle disse skiftevis,” sagde Adams. “Og vi har beskrevet alle brikkerne i den samme fotokemiske model.”
Modelleringsarbejdet giver potentiel ny indsigt i tilstande, der understøttede prebiotisk kemi – underbygningerne i det senere liv, som vi kender det – i løbet af varme perioder og udfordringer for vedholdenheden af dette liv i intervaller af kulde og oxidation. Adams og andre begynder at arbejde på at finde bevis for, at de skiftevis bruger isotop kemisk modellering, og de planlægger at sammenligne disse resultater med klipper fra den kommende Mars -prøveturmission.
Fordi Mars mangler pladetektonik, i modsætning til Jorden, ligner den overflade, der ses i dag, den for længe siden, hvilket gør sin historie med søer og floder så meget mere spændende. “Det gør en rigtig god casestudie for, hvordan planeter kan udvikle sig over tid,” sagde Adams.