Когда формировалась ранняя Земля, Марс был влажным миром, способным поддерживать жизнь

Был ли Марс в далеком прошлом пригоден для жизни — одна из величайших загадок для астробиологов. На самом деле, мы настолько убеждены в этом, что отправили более дюжины научных миссий на поверхность красной планеты в попытке выяснить это. Десятилетия назад ученые не были так убеждены и утверждали, что Марс всегда был голым и сухим и не был планетой, пригодной для жизни. Однако сегодня, основываясь на множестве научных данных, мы знаем, что это не так. Теперь новая статья показывает, что МА не только были обитаемы в прошлом, но и могли даже развить жизнь в то время, когда наша планета только формировалась.

Исследование, опубликованное в Письма по науке о Земле и планетах указывает на то, что Марс родился влажным, сохраняя плотную атмосферу, которая способствовала образованию теплых и горячих океанов на протяжении миллионов лет. Этот вывод был сделан при разработке первой модели эволюции марсианской атмосферы, которая включает высокие температуры, связанные с образованием Марса, когда он находился в расплавленном состоянии, до образования первых океанов и атмосферы. Основываясь на этой модели, верхняя атмосфера Марса была бы «сухой», потому что водяной пар конденсировался бы в виде облаков на нижних уровнях атмосферы, как это происходит сегодня на Земле. Напротив, молекула водорода (H2) не конденсировалась и была перенесена в верхние слои атмосферы Марса, где и была потеряна. В результате этого вывода модель можно использовать для прямой связи с измерениями, проведенными марсоходом Curiosity, который измеряет конденсацию водяного пара и его удержание на раннем Марсе.

Новая модель показывает одну из самых ранних глав в истории Марса сразу после его образования. Каве Пахлеван, Научный сотрудник Института SETIполагает, что изначальная марсианская атмосфера должна была быть плотной (более чем в 1000 раз плотнее современной атмосферы) и в основном состояла из молекулярного водорода (H2). Важность этого вывода заключается в том, что известно, что H2 является мощным парниковым газом в плотных средах. Плотная атмосфера Марса создала бы сильный парниковый эффект, позволив океанам с теплой водой оставаться стабильной на поверхности в течение миллионов лет, пока H2 не исчез в космосе. В результате исследование пришло к выводу, что Марс был влажным до того, как сформировалась сама Земля.

Различные марсианские образцы, в том числе марсианские метеориты и те, которые проанализированы Curiosity, ограничивают модель их отношением дейтерия к водороду (D/H). Метеориты с Марса в основном представляют собой магматические породы, образованные, когда магма поднималась к поверхности Марса, когда его недра расплавлялись. В результате сходства между отношениями дейтерия и водорода, обнаруженными в этих магматических образцах (полученных из мантии), и в земных океанах, две планеты начинали с одинаковых отношений D/H в ранней Солнечной системе и их вода из одного источника. Образец глины возрастом 3 миллиарда лет, измеренный Curiosity на Марсе, показал, что отношение D/H в три раза больше, чем в океанах Земли. Гидросфера на Марсе, по-видимому, имела значительную концентрацию дейтерия по отношению к водороду к тому времени, когда образовались эти древние глины. Насколько известно, только предпочтительная потеря более легкого изотопа водорода в космос может привести к такому уровню концентрации дейтерия (или «обогащению»).

Кроме того, модель предполагает, что марсианские поверхностные воды были бы естественным образом обогащены дейтерием в 2-3 раза по сравнению с внутренней частью, если бы марсианская атмосфера была богата водородом во время ее формирования (и более чем в 1000 раз плотнее, чем сегодня). . По сравнению с молекулярным водородом (H2), дейтерий предпочитает разделяться на молекулу воды, а не покидать верхние слои атмосферы, как обычный водород.

«Эта модель является первой, которая естественным образом воспроизводит эти данные, поэтому мы можем быть уверены, что описанный нами сценарий эволюции атмосферы соответствует ранним событиям на Марсе», — сказал Пахлеван.

Поиски Институтом SETI жизни за пределами Земли во многом обусловлены атмосферой, богатой водородом. Согласно экспериментам, проведенным еще в середине 20-го века, пребиотические молекулы, связанные с жизнью, легко образуются в атмосфере, богатой водородом, но не в атмосфере с низким содержанием водорода (или более «окислительной»). По сути, ранний Марс был теплой версией современного Титана, и зарождение жизни могло произойти не менее легко, чем ранняя Земля.