Mars danas izgleda hladno i suho, no dio njegove nekadašnje atmosfere možda nije nestao u svemiru. Nova geokemijska studija pokazuje da je ugljikov dioksid mogao završiti u karbonatnim mineralima duboko ispod površine, gdje ga današnja mjerenja s površine teško mogu otkriti.
Istraživanje objavljeno u časopisu Journal of Geophysical Research: Planets bavi se pitanjem koje planetolozi proučavaju već desetljećima: gdje je završio ugljik koji je na mladom Marsu mogao biti dio guste atmosfere? Na površini je pronađeno manje karbonata nego što bi se očekivalo ako je planet nekoć imao topliju i vlažniju klimu.
Karbonati čuvaju trag atmosfere
Karbonati nastaju kada voda s otopljenim ugljikovim dioksidom reagira sa silikatnim stijenama. Na Zemlji su takvi minerali važan spremnik ugljika: dio atmosferskog plina ulazi u stijene, a dio se ponovno oslobađa erozijom, vulkanizmom i drugim geološkim procesima. Na Marsu su orbiteri i landeri pronašli karbonate na pojedinim lokacijama, ali ne u količini koja bi jednostavno objasnila pretpostavljenu drevnu atmosferu bogatu ugljikovim dioksidom.
Podzemna voda pritom je ključna. Mars je u prošlosti imao razdoblja u kojima je voda prodirala kroz tlo i reagirala s mineralima. Tragovi takvih procesa već su zabilježeni, primjerice u istraživanjima moguće tekuće vode ispod površine Marsa, kao i u geološkim strukturama koje je oblikovala voda.
Sastav stijena mijenja ishod
C. Wang, T. Usui i Melwani Daswani izradili su jednodimenzionalne termokemijske modele koji prate reakcije vode i stijena u uvjetima kakvi su mogli vladati na drevnom Marsu. Usporedili su dvije vrste podloge: mafične stijene, bogate željezom i magnezijem, te stijene s većim udjelom feldspata, minerala čestog u kori planeta.
Rezultati pokazuju da sastav stijene snažno utječe na vrstu karbonata koja nastaje. U stijenama bogatim feldspatom mogu se stvarati karbonati kalcija i željeza. U mafičnom materijalu prevladavaju magnezijevi karbonati, osim tijekom kratkih razdoblja intenzivne izmjene, kada se kemijski uvjeti promijene. Takva razlika važna je za tumačenje podataka orbitera jer ista količina vode i ugljikova dioksida ne mora ostaviti isti mineralni potpis na svakoj lokaciji.
Voda može odnijeti ugljik dublje
Modeli su obuhvatili i različite načine kretanja vode. Ako voda polako prodire kroz tlo, reakcije mogu biti ograničene na pliće slojeve. Ako se podzemna voda kreće prema dolje, otopljeni ugljikov dioksid može putovati dublje prije nego što se pretvori u karbonat. Na površini tada ostaje malo vidljivih naslaga, dok se veći dio minerala nakuplja u podzemlju.
To ne znači da je u Marsovoj kori već potvrđen golemi spremnik karbonata. Riječ je o modelima koji ispituju koje su kemijske putanje moguće. Količina vode, temperatura, poroznost stijena i brzina protoka u prošlosti nisu dovoljno poznate da bi se izračunao pouzdan ukupni volumen skrivenih minerala.
Što hipoteza govori o klimi i nastanjivosti
Ako je dio ugljikova dioksida doista završio ispod površine, Mars je mogao imati deblju atmosferu nego što pokazuju samo površinski karbonati. Gusta atmosfera pomogla bi zadržati toplinu u razdobljima kada su na planetu postojale rijeke, jezera i drugi tragovi vode. Kemijske reakcije u podzemlju mogle su istodobno stvarati lokalna okruženja s uvjetima pogodnima za mikrobni život, premda studija ne donosi dokaz da je život na Marsu ikada postojao.
Takav scenarij uklapa se u sliku Marsa čija se klima mijenjala kroz milijarde godina. Na nekim područjima voda je ostavila jasne tragove, dok su druga ostala bez većih naslaga. Razlike među stijenama i kretanje podzemne vode mogu objasniti dio te neujednačenosti.
Važan trag mogle bi biti i promjene u izotopima ugljika. Omjer različitih izotopa pomaže razlikovati karbonate nastale uz površinsku vodu od onih koji su se stvarali u dubljim i zatvorenijim sustavima. Buduća mjerenja morat će pritom uzeti u obzir da su udarni događaji, vulkanizam i zračenje mogli naknadno promijeniti mineralni sastav stijena.
Kako provjeriti modele
Najizravniji test bila bi analiza stijena iz dubine. Budući roveri mogli bi tražiti karbonate u slojevima koje je izložila erozija ili udarni krateri, a uzorci vraćeni na Zemlju omogućili bi precizno određivanje njihova sastava i starosti. Važna će biti i usporedba mineralnih karata s podacima o drevnim riječnim dolinama i mogućim izvorima podzemne vode.
Autori naglašavaju da modeli ne rješavaju sami pitanje Marsove izgubljene atmosfere. Oni pokazuju da se odgovor možda ne nalazi samo na površini, nego i u kemiji stijena kroz koje je voda nekoć prolazila. Rad je objavljen u časopisu Journal of Geophysical Research: Planets.
