Mars tapte vann kan være begravd under jordskorpen

En illustrasjon av Mars som vrimler av hav og innsjøer. NASA

For milliarder av år siden var Mars et varmt hjem for innsjøer og hav. Det vil si inntil disse enorme væskelegemene på overflaten forsvant for rundt 3 milliarder år siden. I årevis har forskere antatt at dette vannet forsvant ut i verdensrommet da planetens atmosfære tynnet ut.

Som det viser seg, kan vannet ikke ha gått opp, opp og bort. Det kan faktisk ha gått i motsatt retning – under jorden. Ifølge en ny modell utviklet av forskere ved Caltech og publisert i Science i dag kan mellom 30 % og 99 % av Mars eldgamle globale vann fortsatt finnes i Mars-skorpen.

Dette arbeidet står på skuldrene til arbeidet som har pågått i flere tiår, sier Eva L. Scheller, en planetarisk geolog ved Caltech og hovedforfatter av den nye studien. Og flere observasjonsbevis har ført oss mer og mer til å tenke på tap av vann på Mars på nye måter.

Nåværende estimater antyder at Mars kan ha hatt mellom 100 og 1500 meter globalt ekvivalent lag (m GEL) av vann på overflaten. (m GEL refererer til et lag på 1 meter vann som vil dekke en jevn overflate av planeten – Scheller sier at 1000 m GEL tilsvarer omtrent halvparten av vannet i Atlanterhavet.) Selv den nedre delen av dette estimatet er fortsatt mye vann som potensielt liv kunne ha brukt til å lage et hjem for seg selv.

Så det er viktig å lære hvordan det forsvant. Hvis vi vet hva som skjedde, kunne vi ha en bedre forståelse av hvilke steder på Mars som kunne ha bevart bevis på ethvert liv som utviklet seg i løpet av den tiden – og hvordan nåværende og fremtidige Mars-oppdrag kunne se etter bevisene.

I de fleste vanntapsmodeller som antar atmosfærisk tap, har tanken vært at UV-stråling får vann høyt oppe i luften til å dissosiere til hydrogen og oksygen. Begge grunnstoffene - men spesielt de lettere hydrogenmolekylene - slipper ut av atmosfæren og går ut i verdensrommet. Forskere måler dette hydrogentapet (ved å bruke nøytrondetektorer som FREND-instrumentet på ESA og Russlands Trace Gas Orbiter) som en proxy for å bestemme hastigheten på vanntapet på Mars over tid.

Det er imidlertid to problemer med denne teorien. For det første forklarer det ikke hvorfor TGO eller andre oppdrag fortsatt oppdager så mye vann i Mars-skorpen. For det andre er graden av hydrogentapet målt så langt for liten til å ta hensyn til hvor mye vann vi tror Mars opprinnelig hadde. Det kan egentlig bare stå for den nedre delen av det de fleste geologer tror, ​​sier Scheller.

Samtidig har vi nå en bedre forståelse av hvor mye vann som er begravd i Mars-skorpen. Mye av dette er i stor grad takket være roveroppdrag som Curiosity som har studert bergarter fra Mars direkte, samt laboratorieanalyser av meteoritter fra Mars som har landet på jorden. Og alle disse dataene har sakte ført til at forskere har tatt mer seriøst ideen om at skorpen spilte en mer betydelig rolle i tapet av vann på Mars.

Nå har Scheller og hennes kolleger kommet opp med en ny modell som bruker dagens data for å undersøke om vannet kunne ha gått under jorden i stedet.

Dette vannet ville ikke blitt sugd ned i enorme underjordiske hav. I stedet ble vannmolekyler innlemmet i mineralstrukturer som leire som et resultat av prosesser som forvitring. Det samme skjer her på jorden.

Denne prosessen kan stå for hvor som helst mellom 30% og 99% av det totale vanntapet i planetens første 1 til 2 milliarder år, ifølge modellen. Atmosfærisk tap kan utgjøre resten.

Det er en ekstremt spennende modell, sier Joe Levy, en geolog ved Colgate University, som ikke var involvert i studien. Hydrerte mineraler og åredannende mineraler er nesten overalt hvor vi ser på Mars. Runaway kjemisk forvitring er en virkelig provoserende hypotese for å forklare hva som skjedde med Mars vann.

En rekkevidde på 30 % til 99 % er selvfølgelig enormt. Det er fordi vi rett og slett ikke vet nok om vanninnholdet i skorpen (minst av alt på global skala), eller hvordan den eldgamle atmosfæren på Mars så ut og i hvilken grad den oppmuntret til eller begrenset atmosfærisk vanntap. Modellen forsøker også å ta hensyn til hvordan geologisk aktivitet i gammel fortid (som vulkanisme) kunne ha påvirket disse vanntapsmekanismene.

Modellen gir oss nye ledetråder når det kommer til beboelighet på mars. Funnene svarer ikke bare på hvordan Mars kan ha mistet vannet sitt, men også når den mistet vannet, sier Scheller. Forfatterne er sikre på at de hydrerte mineralene i skorpen er over 3 milliarder år gamle, noe som betyr at Mars potensielt var mest beboelig før det. Ethvert søk etter bevis på gammelt liv ville være best rettet mot bergarter som har blitt bevart fra denne tidligere perioden.

Scheller antyder at både Curiosity- og Perseverance-roverne kan være i stand til å se etter prøver innenfor dette tidsrommet. Spesielt utholdenhet, hvis oppgave hovedsakelig er dedikert til å lete etter bevis på livet i mars, vil utforske en tidligere innsjøbunn som er 3,8 milliarder år gammel . Det vil være akkurat der for å undersøke hva som kan ha vært mekanismene som forårsaket vannbinding i disse mineralene i jordskorpen, sier Scheller. Selv om den ikke kan gjøre jobben på egen hånd, den vil fange prøver som forskere kan studere selv i laboratoriet .

Jorden og Mars startet som veldig like våte verdener, men endte opp med å ta drastisk forskjellige veier. Tapet av vann til hydrerte mineraler i skorpen er ikke unikt for Mars; dette skjer på jorden hele tiden. Men jorden drar nytte av det faktum at dens tektoniske plater aktivt resirkulerer jordskorpen i en prosess som ville frigjøre dette vannet. I tillegg beholdt den en tykk atmosfære som holdt planeten ved den perfekte temperaturen for at livet kunne utvikle seg og trives. Mars har ingen tektoniske plater, og den blødde atmosfæren da magnetfeltet ble stengt for 4 milliarder år siden.

Til syvende og sist er dette tingen å huske på om beboelighet på jordiske planeter, sier Scheller. Det er veldig skjørt.

gjemme seg