211service.com
Mars förlorade vatten kan begravas under planetens skorpa
En illustration av Mars som kryllar av hav och sjöar. NASA
För miljarder år sedan var Mars ett varmt hem för sjöar och hav. Det vill säga tills dessa enorma flytande kroppar på dess yta försvann för cirka 3 miljarder år sedan. I flera år har forskare antagit att detta vatten försvann ut i rymden när planetens atmosfär tunnade ut.
Som det visar sig, kan vattnet inte ha gått upp, upp och bort. Det kan faktiskt ha gått i motsatt riktning – under jorden. Enligt en ny modell utvecklad av forskare vid Caltech och publicerad i Science idag kan mellan 30 % och 99 % av Mars urgamla globala vatten fortfarande finnas i Marsskorpan.
Det här arbetet står på axlarna av arbete som har pågått i decennier, säger Eva L. Scheller, planetgeolog vid Caltech och huvudförfattare till den nya studien. Och fler observationsbevis har lett oss mer och mer mot att tänka på förlusten av vatten på Mars på nya sätt.
Aktuella uppskattningar tyder på att Mars kan ha haft mellan 100 och 1 500 meter globalt ekvivalentlager (m GEL) av vatten på sin yta. (m GEL hänvisar till ett lager på 1 meter vatten som skulle täcka en jämn yta av planeten – Scheller säger att 1 000 m GEL motsvarar ungefär hälften av vattnet i Atlanten.) Även den nedre delen av denna uppskattning är fortfarande gott om vatten som potentiellt liv kunde ha använt för att skapa ett hem åt sig själv.
Så att lära sig hur det försvann är avgörande. Om vi vet vad som hände, skulle vi kunna få en bättre förståelse för vilka platser på Mars som kunde ha bevarat bevis på något liv som utvecklats under den tiden – och hur nuvarande och framtida Mars-uppdrag kunde leta efter dessa bevis.
I de flesta vattenförlustmodeller som utgår från atmosfärisk förlust har tanken varit att UV-strålning gör att vatten högt uppe i luften dissocierar till väte och syre. Båda elementen - men särskilt de lättare vätemolekylerna - flyr atmosfären och beger sig ut i rymden. Forskare mäter denna väteförlust (med hjälp av neutrondetektorer som FREND-instrumentet på ESA och Rysslands Trace Gas Orbiter) som en proxy för att bestämma graden av vattenförlust på Mars över tid.
Det finns dock två problem med denna teori. För det första förklarar det inte varför TGO eller andra uppdrag fortfarande upptäcker så mycket vatten i Marsskorpan. För det andra är graden av väteförlust som har uppmätts hittills för liten för att ta hänsyn till hur mycket vatten vi tror att Mars ursprungligen hade. Det kan bara egentligen stå för den nedre delen av vad de flesta geologer tror, säger Scheller.
Samtidigt har vi nu en bättre förståelse för hur mycket vatten som är begravt i Marsskorpan. Mycket av detta är till stor del tack vare roveruppdrag som Curiosity som har studerat Mars stenar direkt, såväl som labbanalys av meteoriter från Mars som har landat på jorden. Och alla dessa uppgifter har långsamt fått forskare att ta mer på allvar tanken att jordskorpan spelade en mer betydande roll i förlusten av vatten på Mars.
Nu har Scheller och hennes kollegor tagit fram en ny modell som använder aktuell data för att undersöka om vattnet istället kunde ha gått under jorden.
Detta vatten skulle inte ha sugits ner i enorma underjordiska hav. Istället införlivades vattenmolekyler i mineralstrukturer som leror som ett resultat av processer som vittring. Samma sak händer här på jorden.
Denna process kan stå för någonstans mellan 30 % och 99 % av den totala vattenförlusten under planetens första 1 till 2 miljarder år, enligt modellen. Atmosfärisk förlust kan utgöra resten.
Det är en extremt spännande modell, säger Joe Levy, en geolog vid Colgate University, som inte var involverad i studien. Hydraterade mineraler och åderbildande mineraler finns nästan överallt på Mars. Runaway kemisk vittring är en riktigt provocerande hypotes för att förklara vad som hände med Mars vatten.
Ett intervall på 30 % till 99 % är naturligtvis enormt. Det beror på att vi helt enkelt inte vet tillräckligt om vatteninnehållet i skorpan (minst av allt på global skala), eller hur den antika atmosfären på Mars såg ut och i vilken utsträckning den uppmuntrade eller begränsade atmosfärisk vattenförlust. Modellen försöker också ta hänsyn till hur geologisk aktivitet i det gamla förflutna (som vulkanism) kunde ha påverkat dessa vattenförlustmekanismer.
Modellen ger oss nya ledtrådar när det kommer till Mars beboelighet. Fynden svarar inte bara på hur Mars kan ha förlorat sitt vatten, utan också när den tappade sitt vatten, säger Scheller. Författarna är säkra på att de hydratiserade mineralerna i jordskorpan är över 3 miljarder år gamla, vilket betyder att Mars potentiellt var mest beboelig innan dess. Varje sökande efter bevis på forntida liv skulle vara bäst inriktat på stenar som har bevarats från denna tidigare period.
Scheller föreslår att både Curiosity och Perseverance rovers kanske kan leta efter prover inom detta tidsintervall. Särskilt uthållighet, vars uppdrag huvudsakligen är ägnat att leta efter bevis för livet på mars, kommer att utforska en före detta sjöbädd som är 3,8 miljarder år gammal . Det kommer att vara just där för att undersöka vad som kan ha varit mekanismerna som orsakade vattenbindning i dessa mineraler i skorpan, säger Scheller. Även om den inte kan göra jobbet på egen hand, det kommer att fånga prover som forskare kan studera själva i labbet .
Jorden och Mars började som väldigt lika våta världar men slutade med att ta drastiskt olika vägar. Förlusten av vatten till hydratiserade mineraler i skorpan är inte unik för Mars; detta händer på jorden hela tiden. Men jorden drar nytta av det faktum att dess tektoniska plattor aktivt återvinner sina jordskorpan i en process som skulle frigöra detta vatten. Dessutom behöll den en tjock atmosfär som höll planeten vid den perfekta temperaturen för livet att utvecklas och frodas. Mars har inga tektoniska plattor, och den blödde sin atmosfär när dess magnetfält stängdes av för 4 miljarder år sedan.
I slutändan är det här att tänka på om beboelighet på jordiska planeter, säger Scheller. Det är väldigt ömtåligt.