اتمسفر ضخیم اولیه مریخ ممکن است در سطح رسی سیاره قفل شده باشد

میلیاردها سال پیش، مریخ سیاره‌ای زنده با آب جاری و اتمسفر ضخیم بود. اما امروز، یک بیابان سرد و خشک است. اتمسفر ضخیم که زمانی مریخ را پوشانده بود، به کجا رفت؟

دو زمین‌شناس از MIT معتقدند پاسخ را در پوسته‌ی رسی مریخ پیدا کرده‌اند.

جالب اینکه، مطالعه تخمین می‌زند که رس‌های مریخ می‌توانند تا 80 درصد از اتمسفر اولیه سیاره را ذخیره کنند.

“حدود 3.5 میلیارد سال پیش، آب خشک شد و هوایی که روزی از دی اکسید کربن سنگین بود، به طور چشمگیری نازک شد و تنها مه رقیقی از اتمسفر باقی ماند که امروزه به سیاره چسبیده است.” پژوهشگران اشاره کردند.

واکنش شیمیایی پیچیده

در مطالعه جدید، پژوهشگران یک واکنش شیمیایی پیچیده بین سنگ‌ها و گازهای سیاره در سال‌های اولیه پیشنهاد می‌کنند.

آنها می‌گویند که آب در مریخ ممکن است با سنگ‌های خاصی واکنش داده باشد که این امر مجموعه‌ای از واکنش‌های تدریجی را به وجود آورده است. این به نوبه خود، به تدریج اتمسفر را از دی اکسید کربن تخلیه کرده و آن را به متان (یک نوع کربن) تبدیل کرده است. این متان در نهایت در رس‌های سیاره ذخیره شده است.

این فرایند مشابه چیزی است که در برخی از مناطق زمین اتفاق می‌افتد. تیم، تعاملات سنگ و گاز زمین را بررسی کرد تا فرآیندهای مشابهی را که می‌تواند در مریخ رخ دهد، پیش‌بینی کنند.

“بر اساس یافته‌های ما روی زمین، نشان می‌دهیم که فرآیندهای مشابه احتمالا در مریخ هم روی داده‌اند و مقادیر زیادی از دی اکسید کربن اتمسفری می‌توانسته به متان تبدیل شده و در رس‌ها محبوس شده باشد.” الیور جاگوتز، نویسنده مطالعه و استاد زمین‌شناسی در دپارتمان علوم زمین، جو و سیاره‌ای MIT (EAPS) توضیح داد.

حضور رس

گروه تحقیقاتی جاگوتز بر روی درک فرآیندهای زمین‌شناسی که لیتوسفر زمین را شکل می‌دهند، متمرکز است. آنها اسمتیت، یک کانی رسی که می‌تواند کربن را به دام بیندازد، مورد مطالعه قرار دادند. آنها دریافتند که اسمتیت روی زمین به دلیل فعالیت‌های تکتونیکی شکل گرفته و دی اکسید کربن را جذب کرده است.

وقتی جاگوتز متوجه شد که مریخ نیز پوشیده از رس اسمتیت است، متعجب شد که آیا می‌تواند تأثیر مشابهی بر روی اتمسفر مریخ داشته باشد.

“ما می‌دانیم که این فرآیند اتفاق می‌افتد و بر روی زمین به خوبی مستند شده است. و این سنگ‌ها و رس‌ها روی مریخ وجود دارند. بنابراین، ما می‌خواستیم نقاط را به هم وصل کنیم”، جاگوتز گفت.

چون مریخ فعالیت‌های تکتونیکی مشابه زمین ندارد، تیم سعی کرد بفهمد که چگونه رس‌ها روی مریخ ممکن است منشأ گرفته باشند.

توضیحات متعددی حضور رس روی مریخ را نشان می‌دهند. بر اساس اطلاعیه مطبوعاتی، اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که برخی مناطق سطح از سنگ‌های آذرین فوق‌مافیک تشکیل شده‌اند. روی زمین، این نوع سنگ‌ها از طریق فرآیندهای هوازدگی، رس اسمتیت تولید می‌کنند.

استفاده از مدل‌های کامپیوتری

پژوهشگران مدلی را ایجاد کردند تا شبیه‌سازی کنند که چگونه آب می‌تواند با سنگ‌های فوق‌مافیکی مریخ تعامل کند و رس‌های موجود بر سطح آن را تولید دهد.

آنها بر روی سنگ‌های غنی از اولیوین تمرکز کردند که در پوسته مریخ بسیار شایع هستند. علاوه بر این، فرض کردند که آب و اتمسفر ضخیم دی اکسید کربنی به مدت طولانی وجود داشته‌اند.

“در این زمان از تاریخ مریخ، ما فکر می‌کنیم که دی اکسید کربن در همه جا وجود دارد، در هر گوشه و کناری، و آب نفوذی از میان سنگ‌ها نیز پر از دی اکسید کربن است.” جاشوا موری، نویسنده اصلی، گفت.

بیش از یک میلیارد سال، آب تراوشی از میان پوسته مریخ با اولیوین، کانی غنی از آهن، واکنش داده است. این واکنش هیدروژن آزاد کرده و آهن اکسید شده را ایجاد کرده است که باعث رنگ قرمز مریخ می‌شود. هیدروژن آزاد شده با دی اکسید کربن ترکیب شده و متان ایجاد کرده است. همانطور که این فرآیند ادامه یافت، اولیوین به سرپانتین تبدیل شد که با آب واکنش داده و رس اسمتیت را ایجاد کرد.

پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که اگر مریخ دارای لایه‌ای از رس اسمتیت به عمق ۱۱۰۰ متر باشد، می‌تواند مقدار زیادی متان را در بر داشته باشد.

“ما دریافتیم که تخمین‌های حجم رس‌های جهانی بر روی مریخ با بخش قابل توجهی از دی اکسید کربن اولیه مریخ که به عنوان ترکیبات آلی درون پوسته غنی از رس محبوس شده است، سازگار است. به نوعی، اتمسفر گمشده مریخ می‌تواند در ساده‌ترین جاها مخفی شده باشد”، موری افزود در اطلاعیه مطبوعاتی.

این کشف پیامدهای قابل توجهی برای ماموریت‌های آینده به مریخ دارد. “این متان می‌تواند هنوز هم وجود داشته باشد و شاید حتی در آینده به عنوان منبع انرژی بر روی مریخ استفاده شود”، جاگوتز افزود.

یافته‌ها در مجله Science Advances منتشر شده است.