Neue Hinweise auf die primitive Atmosphäre des Mars deuten auf einen feuchten Planeten hin, der Leben unterstützen kann

Neue Hinweise auf die primitive Atmosphäre des Mars deuten auf einen feuchten Planeten hin, der Leben unterstützen kann

Neue Hinweise auf die primitive Atmosphäre des Mars deuten auf einen feuchten Planeten hin, der Leben unterstützen kann

Eine 3D-Darstellung eines blauen nassen Planeten. Bildnachweis: Planet Volumes/Annode auf Unsplash

Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Erd- und Planetenwissenschaftsbriefe deutet darauf hin, dass der Mars nass geboren wurde, mit einer dichten Atmosphäre, die Millionen von Jahren lang warme bis heiße Ozeane ermöglichte. Um zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen, entwickelten die Forscher das erste Modell der Entwicklung der Marsatmosphäre, das die hohen Temperaturen, die mit der Entstehung des Mars in geschmolzenem Zustand verbunden sind, mit der Entstehung der ersten Ozeane und Atmosphäre in Verbindung bringt.

Dieses Modell zeigt, dass, wie auf der modernen Erde, der Wasserdampf in der Marsatmosphäre in der unteren Atmosphäre konzentriert war und dass die obere Marsatmosphäre „trocken“ war, weil der Wasserdampf in niedrigeren Schichten zu Wolken kondensieren würde. Molekularer Wasserstoff (Hzwei), kondensierte stattdessen nicht und wurde in die obere Atmosphäre des Mars transportiert, wo es an den Weltraum verloren ging. Diese Schlussfolgerung, dass Wasserdampf kondensierte und auf dem frühen Mars zurückgehalten wurde, während molekularer Wasserstoff nicht kondensierte oder entwich, ermöglicht es dem Modell, direkt mit Messungen des Raumfahrzeugs, insbesondere des Curiosity-Rover des Mars Science Laboratory, in Verbindung zu treten.

„Wir glauben, dass wir ein übersehenes Kapitel in der frühesten Geschichte des Mars in der Zeit unmittelbar nach der Entstehung des Planeten modelliert haben. Um die Daten zu erklären, muss die ursprüngliche Marsatmosphäre sehr dicht gewesen sein (mehr als 1000-mal dichter als die moderne Atmosphäre). und hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff (Hzwei)”, sagte Kaveh Pahlevan, ein Forschungswissenschaftler am SETI-Institut.

„Dieser Befund ist bedeutsam, weil Hzwei Es ist bekannt, dass es in dichten Umgebungen ein starkes Treibhausgas ist. Diese dichte Atmosphäre hätte einen starken Treibhauseffekt erzeugt, der es den ersten Ozeanen mit warmem bis heißem Wasser ermöglicht hätte, auf der Marsoberfläche für Millionen von Jahren stabil zu bleiben, bis Hzwei es ging allmählich im Weltraum verloren. Aus diesem Grund schließen wir, dass der Mars zu einer Zeit vor der Entstehung der Erde nass geboren wurde.”

Die Daten, die das Modell einschränken, sind das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff (D/H) (Deuterium ist das schwere Isotop von Wasserstoff) aus verschiedenen Marsproben, einschließlich Marsmeteoriten und den von Curiosity analysierten. Meteoriten auf dem Mars sind meist magmatische Gesteine: Sie entstanden, als das Innere des Mars schmolz und Magma an die Oberfläche stieg. Das gelöste Wasser in diesen magmatischen inneren Proben (aus dem Mantel stammend) hat ein ähnliches Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff wie in den Ozeanen der Erde, was darauf hinweist, dass die beiden Planeten mit ähnlichen D/H-Verhältnissen begannen und dass ihr Wasser aus dem kam gleiche Quelle. im frühen Sonnensystem.

Im Gegensatz dazu hat Curiosity das D/H-Verhältnis eines 3 Milliarden Jahre alten Tons auf der Marsoberfläche gemessen und festgestellt, dass dieser Wert etwa dreimal so hoch ist wie der der Ozeane der Erde. Anscheinend hatte das Oberflächenwasserreservoir auf dem Mars, die Hydrosphäre, zu der Zeit, als sich diese alten Tone bildeten, deutlich Deuterium im Vergleich zu Wasserstoff konzentriert. Der einzige bekannte Prozess, der dieses Maß an Deuteriumkonzentration (oder “Anreicherung”) erzeugt, ist der bevorzugte Verlust des leichteren Isotops H an den Weltraum.

Das Modell zeigt weiter, dass, wenn die Marsatmosphäre Hzwei-reich zum Zeitpunkt seiner Entstehung (und mehr als ~1000x so dicht wie heute), dann wären Oberflächengewässer relativ zum Inneren um den Faktor 2-3x natürlich mit Deuterium angereichert, was die Beobachtungen reproduziert. Deuterium verteilt sich bevorzugt im Wassermolekül gegenüber molekularem Wasserstoff (Hzwei), der bevorzugt gewöhnlichen Wasserstoff aufnimmt und aus der oberen Atmosphäre entweicht.

„Dies ist das erste veröffentlichte Modell, das diese Daten auf natürliche Weise reproduziert, was uns etwas Vertrauen gibt, dass das von uns beschriebene atmosphärische Evolutionsszenario frühen Ereignissen auf dem Mars entspricht“, sagte Pahlevan.

Abgesehen von der Neugier auf die ältesten Umgebungen der Planeten, hat HzweiDie reichhaltigen Atmosphären sind für die Suche des SETI-Instituts nach Leben jenseits der Erde von Bedeutung. Experimente aus der Mitte des 20. Jahrhunderts zeigen, dass sich präbiotische Moleküle, die an der Entstehung des Lebens beteiligt sind, leicht in solchen Hzwei-reiche Atmosphären, aber nicht so leicht in Hzwei-Schlechte Atmosphären (oder eher “oxidierend”). Die Implikation ist, dass der frühe Mars eine wärmere Version des modernen Titan war und ein mindestens ebenso vielversprechender Ort für die Entstehung des Lebens wie die frühe Erde, wenn nicht sogar vielversprechender.


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Mehr Informationen:
Kaveh Pahlevan et al, Ein ursprünglicher atmosphärischer Ursprung der hydrosphärischen Deuteriumanreicherung auf dem Mars, Erd- und Planetenwissenschaftsbriefe (2022). DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772

Bereitgestellt vom SETI-Institut

Zitat: New Clues About Mars’ Early Atmosphere Suggest Wet Planet Capable Of Support Life (21. September 2022) Abgerufen am 22. September 2022 unter https://phys.org/news/2022-09-clues-early-atmosphere-mars-planet .html

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