Badanie powierzchni i atmosfery Marsa odkryło starożytne sekrety. Dzięki wysiłkom Ciekawość łazikiem i innymi misjami, naukowcy są teraz świadomi faktu, że woda kiedyś płynęła na Marsa i że planeta miała gęstszą atmosferę. Udało im się też wywnioskować, co mechanika doprowadziła do wyczerpania tej atmosfery, co zmieniło ją w chłodne, wysuszone środowisko, które widzimy tam dzisiaj.
Jednocześnie doprowadziło to do dość intrygującego paradoksu. Zasadniczo uważa się, że Mars miał ciepłą, płynącą wodę na swojej powierzchni w czasie, gdy Słońce było o jedną trzecią tak ciepłe jak obecnie. Wymagałoby to, aby marsjańska atmosfera miała wystarczającą ilość dwutlenku węgla, aby utrzymać wystarczająco ciepłą powierzchnię. Ale w oparciu o najnowsze odkrycia łazika Curiosity nie wydaje się, że tak jest.
Odkrycia te były częścią analizy danych wykonanych przez instrument Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction (CheMin), który został wykorzystany do badania zawartości minerałów w próbkach wiertniczych w kraterze Gale. Wyniki tej analizy zostały niedawno opublikowane w Postępowania z National Academy of Science, w którym zespół badawczy wskazał, że nie znaleziono śladów węglanów w próbkach pobranych ze starożytnego dna jeziora.
Aby to rozbić, dowody zebrane przez Ciekawość (oraz mnóstwo innych łazików, lądowników i orbiterów) doprowadzili naukowców do wniosku, że około 3,5 miliarda lat temu na powierzchni Marsa znajdowały się jeziora i płynące rzeki. Ustalili również, dzięki wielu próbkom pobranym przez Ciekawość odkąd wylądował w kraterze wichury w 2011 r., ta cecha geologiczna była niegdyś dnem jeziora, które stopniowo zapełniło się osadami osadowymi.
Jednak, aby Mars był wystarczająco ciepły, aby mogła istnieć ciekła woda, jego atmosfera musiałaby zawierać pewną ilość dwutlenku węgla - zapewniając wystarczający efekt cieplarniany, aby zrekompensować zmniejszone ciepło Słońca. Ponieważ próbki skał w kraterze wichury działają jako geologiczny zapis warunków panujących miliardy lat temu, z pewnością zawierałyby one dużo minerałów węglanowych, gdyby tak było.
Węglany to minerały powstające w wyniku połączenia dwutlenku węgla z dodatnio naładowanymi jonami (takimi jak magnez i żelazo) w wodzie. Ponieważ stwierdzono, że jony te są dobrze zaopatrzone w próbki skały marsjańskiej, a późniejsza analiza wykazała, że warunki nigdy nie stały się zakwaszone do tego stopnia, że węglany rozpuściłyby się, nie ma wyraźnego powodu, dla którego nie pojawiałyby się .
Wraz ze swoim zespołem Thomas Bristow - główny badacz instrumentu CheMin on Curiosity - obliczył, jaka powinna być minimalna ilość dwutlenku węgla w atmosferze i jak wskazywałby na to obecny poziom węglanu w skałach marsjańskich. Następnie posortowali dane z lat przyrządu CheMin, aby sprawdzić, czy istnieją jakieś oznaki tych minerałów.
Ale jak wyjaśnił w najnowszym komunikacie prasowym NASA, ustalenia po prostu nie mierzyły:
„Szczególnie uderzył nas brak minerałów węglanowych w skałach osadowych, które zbadał łazik. Naprawdę trudno byłoby uzyskać płynną wodę, nawet gdyby w atmosferze było sto razy więcej dwutlenku węgla niż to, co mówią nam minerały w skale. ”
Ostatecznie Bristow i jego zespół nie mogli znaleźć nawet śladowych ilości węglanów w analizowanych próbkach skał. Nawet jeśli w atmosferze znajdowało się zaledwie kilkadziesiąt milibarów dwutlenku węgla, gdy w kraterze Gale istniało jezioro, wytworzyłoby wystarczającą ilość węglanów, aby CheMin Curiosity mógł je wykryć. To ostatnie odkrycie dodaje paradoksu, który dręczy badaczy Marsa od lat.
Zasadniczo naukowcy zauważyli, że istnieje poważna rozbieżność między tym, jakie cechy powierzchni wskazują na przeszłość Marsa, a tym, co mają do powiedzenia dowody chemiczne i geologiczne. Istnieje nie tylko wiele dowodów na to, że planeta miała gęstszą atmosferę w przeszłości, ponad cztery dekady obrazowania orbitalnego (i dane powierzchniowe z lat) dostarczyły wystarczających dowodów geomorfologicznych, że Mars kiedyś miał wody powierzchniowe i aktywny cykl hydrologiczny.
Jednak naukowcy nadal walczą o stworzenie modeli, które pokazują, w jaki sposób marsjański klimat mógł utrzymać warunki konieczne do tego, aby tak się stało. Jedynym dotychczas udanym modelem był ten, w którym atmosfera zawierała znaczną ilość CO2 i wodoru. Niestety wyjaśnienie, w jaki sposób można stworzyć i utrzymać tę atmosferę, pozostaje niejasne.
Ponadto brakuje dowodów geologicznych i chemicznych na istnienie takiej atmosfery sprzed miliardów lat. W przeszłości badania orbiterów nie były w stanie znaleźć dowodów na obecność minerałów węglanowych na powierzchni Marsa. Spodziewano się, że misje na powierzchni, takie jak Curiosity, będą w stanie rozwiązać ten problem, pobierając glebę i wiercąc próbki tam, gdzie istniała woda.
Ale jak wyjaśnił Bristow, badanie jego zespołu skutecznie zamknęło drzwi do tego:
„Tajemnicą było, dlaczego na orbicie nie było dużo węglanu. Możesz wyjść z rozterki, mówiąc, że węglany mogą nadal tam być, ale po prostu nie widzimy ich z orbity, ponieważ są pokryte pyłem lub zakopane, lub nie szukamy we właściwym miejscu. Rezultaty Ciekawości skupiają się na paradoksie. Po raz pierwszy sprawdziliśmy obecność węglanów na ziemi w skale, którą znamy z osadów osadzonych pod wodą ”.
Istnieje kilka możliwych wyjaśnień tego paradoksu. Z jednej strony niektórzy naukowcy argumentowali, że Jezioro Kraterowe Gale mogło nie być otwartym zbiornikiem wodnym i być może było pokryte lodem, który był na tyle cienki, że nadal pozwalał na wnikanie osadów. Problem z tym wyjaśnieniem jest taki, że że gdyby tak było, pozostałyby dostrzegalne oznaki - które obejmowałyby głębokie pęknięcia w miękkiej osadzie dna morskiego.
Ale ponieważ te wskazania nie zostały znalezione, naukowcom pozostały dwie linie dowodów, które nie pasują do siebie. Jak ujął to Ashwin Vasavada, naukowiec projektu Curiosity:
„Podróż ciekawości przez koryta rzek, delty i setki pionowych stóp błota osadzonego w starożytnych jeziorach wymaga energicznego układu hydrologicznego zaopatrującego wodę i osad w skały, które znajdziemy. Dwutlenek węgla, zmieszany z innymi gazami, takimi jak wodór, był wiodącym kandydatem na wpływ ocieplenia niezbędny dla takiego układu. Ten zaskakujący wynik wydaje się wykluczać go z gry ”.
Na szczęście niezgodności w nauce pozwalają na opracowanie nowych i lepszych teorii. W miarę kontynuowania eksploracji powierzchni marsjańskiej - skorzysta na tym przybycie ExoMars i Mars 2020 misje w nadchodzących latach - możemy spodziewać się pojawienia się dodatkowych dowodów. Mamy nadzieję, że pomoże wskazać drogę do rozwiązania tego paradoksu i jeszcze bardziej nie skomplikuje naszych teorii!
