Таким образом, как оставалось настолько теплым?Исследователи из Школы Джона А. Полсона Гарварда Технических наук и прикладной науки (МОРЯ) предполагают, что ранний Марс, возможно, был нагрет периодически сильным парниковым эффектом.
В работе, опубликованной в Геофизических Письмах об Исследовании, исследователи нашли, что взаимодействия между метаном, углекислым газом и водородом в ранней марсианской атмосфере, возможно, создали теплые периоды, когда планета могла поддержать жидкую воду на поверхности.«Ранний Марс уникален в том смысле, что это – одна планетарная окружающая среда вне Земли, где мы можем сказать с уверенностью, что были, по крайней мере, эпизодические периоды, где жизнь, возможно, процветала», сказал Робин Вордсворт, доцент науки об окружающей среде и разработки в МОРЯХ и первого автора статьи. «Если мы понимаем, как ранний Марс работал, он мог сказать нам что-то о потенциале для нахождения жизни на других планетах вне солнечной системы».Четыре миллиарда лет назад Солнце было приблизительно на 30 процентов более слабым, чем сегодня, и значительно меньше солнечного излучения – иначе нагреваются – достиг марсианской поверхности.
Скудная радиация, которая действительно достигала планеты, была поймана в ловушку атмосферой, приводящей к теплым, влажным периодам. В течение многих десятилетий исследователи изо всех сил пытались смоделировать точно, как планета была изолирована.
Очевидный преступник – CO2. Углекислый газ составляет 95 процентов сегодняшней марсианской атмосферы и является самым известным и богатым парниковым газом на Земле.Но один только CO2 не составляет ранние температуры Марса.
«Вы можете сделать вычисления климата, где Вы добавляете CO2 и строите до сотен времен современное атмосферное давление на Марсе, и Вы все еще никогда не добираетесь до температур, которые являются даже близко к точке плавления», сказал Вордсворт.Должно быть, было что-то еще в атмосфере Марса, которая способствовала парниковому эффекту.Атмосферы скалистых планет теряют более легкие газы, такие как водород, чтобы делать интервалы со временем. (На самом деле окисление, которое дает Марсу его отличительный оттенок, является прямым результатом потери водорода.)Вордсворт и его сотрудники обратились к этим давно потерянным газам – известный как сокращение газов – чтобы дать возможное объяснение раннего климата Марса.
В частности, команда посмотрела на метан, который сегодня не изобилует марсианской атмосферой. Миллиарды лет назад, однако, геологические процессы, возможно, выпускали значительно больше метана в атмосферу. Этот метан медленно преобразовывался бы в водород и другие газы, в процессе, подобном тому появлению сегодня на спутнике Сатурна, Титане.
Чтобы понять, как эта ранняя марсианская атмосфера, возможно, вела себя, команда должна была понять фундаментальные свойства этих молекул.«Когда Вы смотрите на экзотические атмосферы, Вы не можете сравнить их с атмосферой Земли», сказал Вордсворт. «Вы должны начать с первых принципов. Таким образом, мы смотрели на то, что происходит, когда метан, водород и углекислый газ сталкиваются и как они взаимодействуют с фотонами. Мы нашли, что эта комбинация приводит к очень сильному поглощению радиации».
Карл Саган сначала размышлял, что водородное потепление, возможно, было важно на раннем Марсе назад в 1977, но это – первый раз, когда ученые были в состоянии вычислить его парниковый эффект точно. Это – также первый раз, когда метан, как показывали, был эффективным парниковым газом на раннем Марсе.«Это исследование показывает, что нагревающиеся эффекты и метана и водорода были недооценены существенным количеством», сказал Вордсворт. «Мы обнаружили, что метан и водород и их взаимодействие с углекислым газом, были намного лучше в потеплении раннего Марса, чем ранее считалось».Исследователи надеются, что будущие миссии на Марс прольют свет на геологические процессы, которые произвели метан миллиарды лет назад.
«Одна из причин, ранний Марс столь захватывающий, – то, что жизни нужна сложная химия, чтобы появиться», сказал Вордсворт. «Эти эпизоды сокращения выброса газа, сопровождаемого планетарным окислением, возможно, создали благоприятные условия для жизни на Марсе».