Może to być powszechne, ale węgiel może mieć ogromny wpływ na tworzenie i ewolucję atmosfery planety. Według nowego badania w Proceedings of National Academy of Sciences, gdyby Mars pozbył się większości swoich zasobów węgla w postaci metanu, prawdopodobnie byłby wystarczająco umiarkowany, aby spowodować tworzenie się ciekłej wody. To, w jaki sposób uwięziony węgiel ucieka przez bogatą w żelazo magmę, dostarcza nam istotnych wskazówek co do roli, jaką odgrywa on we „wczesnej ewolucji atmosferycznej na Marsie i innych ciałach ziemskich”.
Chociaż atmosfera planety jest jej zewnętrzną warstwą, jej początki mają się znacznie poniżej. Podczas formowania planety płaszcz - warstwa między rdzeniem planety a górną skorupą - chwyta się węgla pod powierzchnią, gdy topi się, tworząc magmę. Kiedy lepka magma unosi się w górę na powierzchnię, ciśnienie zmniejsza się, a uwięziony węgiel jest uwalniany jako gaz. Na przykład węgiel uwięziony na Ziemi jest zamknięty w magmie jako węglan, a uwalniany przez niego gaz to dwutlenek węgla. Jak wiemy, dwutlenek węgla jest „gazem cieplarnianym”, który umożliwia naszej planecie absorbowanie ciepła ze Słońca. Jednak proces uwalniania węgla uwięzionego na innych planetach i jego późniejszych efektów cieplarnianych nie jest dobrze poznany.
„Wiemy, że węgiel przechodzi z płaszcza stałego w ciekłą magmę, z cieczy w gaz, a następnie wypływa” - powiedział Alberto Saal, profesor nauk geologicznych w Brown i jeden z autorów badania. „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób różne gatunki węgla powstające w warunkach istotnych dla planety wpływają na transfer”.
Dzięki nowym badaniom, w których wzięli również udział naukowcy z Northwestern University i Carnegie Institution of Washington, jesteśmy w stanie przyjrzeć się bliżej procesom uwalniania innych płaszczów lądowych, takich jak te znalezione na Księżycu, Marsie i podobnych ciałach . Tutaj uwięziony węgiel w magmie powstaje jako karbonyl żelaza - następnie ucieka jako metan i tlenek węgla. Podobnie jak dwutlenek węgla, oba te gazy mają ogromny potencjał jako szklarnia.
Zespół wraz z Malcolmem Rutherfordem z Browna, Stevenem Jacobsenem z Northwestern i Erikiem Hauri z Carnegie Institution doszli do istotnych wniosków na temat wczesnej historii wulkanu Marsa. Gdyby postępował zgodnie z teorią węgla na uwięzi, mógłby bardzo dobrze uwolnić wystarczającą ilość metanu, aby utrzymać Czerwoną Planetę w cieple i przytulności. Nie stało się to jednak w sposób „ziemski”. Tutaj nasz kominek obsługuje stan zwany „ulotnością tlenu” - objętość wolnego tlenu dostępnego do reakcji z innymi pierwiastkami. Chociaż mamy wysoki wskaźnik, ciała takie jak wczesny Mars i Księżyc są słabe w porównaniu.
Teraz zaczyna się prawdziwa część naukowa. Aby odkryć, w jaki sposób niższa ulotność tlenu wpływa na „transfer węgla”, naukowcy eksperymentowali z bazaltem wulkanicznym, który ściśle odpowiada tym znajdującym się zarówno na Marsie, jak i na Księżycu. W wyniku różnych ciśnień, temperatur i ulatniania się tlenu skałę wulkaniczną stopiono i zbadano spektrometrem. Umożliwiło to naukowcom określenie, ile węgla zostało zaabsorbowane i jaką formę przyjął. Ich ustalenia? Przy niskiej ulotności tlenu uwięziony węgiel przybierał postać karbonylu żelaza, a pod niskim ciśnieniem karbonyl żelaza uwalniany jako tlenek węgla i metan.
„Odkryliśmy, że możesz rozpuścić w magmie więcej węgla przy niskiej ulotności tlenu niż wcześniej sądzono”, powiedziała Diane Wetzel, absolwentka Browna i główny autor badania. „Odgrywa to dużą rolę w odgazowywaniu planetarnych wnętrz i w jaki sposób wpłynie to na ewolucję atmosfer w różnych ciałach planetarnych”.
Jak wiemy, Mars ma historię wulkanizmu, a badania takie jak to oznaczają, że duże ilości metanu musiały kiedyś zostać uwolnione poprzez transfer węgla. Czy to mogło wywołać efekt cieplarniany? To jest całkowicie możliwe. W końcu metan we wczesnej atmosferze mógł bardzo dobrze wspierać warunki wystarczająco ciepłe, aby umożliwić tworzenie się ciekłej wody na powierzchni.
Może nawet wystarczy, aby połączyć…
Oryginalna historia Źródło: Brown University News Release.
