Водород в атмосфере Марса: история планеты
Химия H, C, O на Марсе, включая процессы поглощения и утечки на земле. Автор: Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-024-01626-8
Тот факт, что на холодном и сухом Марсе сегодня были реки и озера несколько миллиардов лет назад, озадачивал ученых на протяжении десятилетий. Теперь исследователи из Гарварда считают, что у них есть хорошее объяснение более теплого и влажного древнего Марса.
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом — γ-оксидом железа(III).
Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Википедия
Читайте также:В Армении тестируют роботов для полётов на МарсРовер Perseverance передал первую фотографию МарсаРежиссер хоррора «Тихое место» снимет научно-фантастический триллер «Жизнь на Марсе»В США хотят заселить Марс грибами, роботами-трансформерами и киберпчеламиАравийский океан на Марсе был в два раза больше Северного ледовитого океана
Nature Geoscience — научный журнал, издаваемый Nature Publishing Group с 2008 года, посвящённый наукам о Земле. Википедия
Водород ранее теоретически рассматривался как магический ингредиент, смешанный с углекислым газом в атмосфере Марса, чтобы вызвать эпизоды парникового потепления. Но время жизни атмосферного водорода короткое, поэтому требовался более подробный анализ.
Теперь Адамс, Робин Вордсворт, профессор кафедры наук об окружающей среде и инженерии имени Гордона Маккея в SEAS, и их команда провели фотохимическое моделирование — аналогичное методам, которые сегодня используются для отслеживания загрязняющих веществ в воздухе, — чтобы получить подробную информацию о связи ранней марсианской атмосферы с водородом и о том, как эта связь менялась с течением времени.
«Ранний Марс — это потерянный мир, но его можно реконструировать в мельчайших подробностях, если задать правильные вопросы», — сказал Вордсворт. «Это исследование впервые синтезирует химию атмосферы и климат, чтобы сделать некоторые поразительные новые предсказания, которые можно будет проверить, как только мы доставим марсианские камни обратно на Землю».
Адамс модифицировал модель под названием KINETICS, чтобы смоделировать, как сочетание водорода и других газов, реагирующих как с землей, так и с воздухом, контролировало ранний марсианский климат.
Она обнаружила, что во время Нойского и Гесперианского периодов Марса, между 4 и 3 миллиардами лет назад, Марс переживал эпизодические теплые периоды в течение примерно 40 миллионов лет, причем каждое событие длилось 100 000 или более лет. Эти оценки согласуются с геологическими особенностями Марса сегодня. Теплые, влажные периоды были вызваны гидратацией земной коры или потерей воды в землю, что поставляло достаточно водорода для накопления в атмосфере в течение миллионов лет.
Во время колебаний между теплым и холодным климатом химия атмосферы Марса также колебалась. CO 2 постоянно подвергается воздействию солнечного света и преобразуется в CO. В теплые периоды CO может перерабатываться обратно в CO 2, делая CO 2 и водород доминирующими. Но если было бы холодно достаточно долго, переработка замедлилась бы, накопилось бы CO и возникло бы более восстановленное состояние, то есть меньше кислорода. Таким образом, окислительно-восстановительные состояния атмосферы резко изменились со временем.
«Мы определили временные масштабы для всех этих изменений», — сказал Адамс. «И мы описали все части в одной и той же фотохимической модели».
Работа по моделированию дает потенциально новое понимание условий, которые поддерживали пребиотическую химию — основу более поздней жизни, какой мы ее знаем — в теплые периоды, и проблем сохранения этой жизни в интервалы холода и окисления. Адамс и другие начинают работать над поиском доказательств этих изменений с помощью изотопного химического моделирования, и они планируют сравнить эти результаты с породами из предстоящей миссии Mars Sample Return.
Поскольку на Марсе нет тектоники плит, в отличие от Земли, поверхность, которую мы видим сегодня, похожа на ту, что была давным-давно, что делает историю ее озер и рек еще более интригующей. «Это действительно отличный пример того, как планеты могут развиваться с течением времени», — сказал Адамс.
Больше информации: Danica Adams et al, Episodic warm climates on early Mars primed by crustal hydration, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-024-01626-8
Источник: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences
0 комментариев