Mars tabte vand kan være begravet under planetens skorpe

En illustration af Mars, der vrimler med oceaner og søer. NASA

For milliarder af år siden var Mars et varmt hjem for søer og oceaner. Det vil sige, indtil disse enorme flydende kroppe på dens overflade forsvandt for omkring 3 milliarder år siden. I årevis har forskere antaget, at dette vand forsvandt ud i rummet, da planetens atmosfære tyndede ud.

Som det viser sig, er vandet muligvis ikke gået op, op og væk. Det kunne faktisk være gået i den modsatte retning - under jorden. Ifølge en ny model udviklet af forskere ved Caltech og udgivet i Science i dag kan mellem 30% og 99% af Mars' gamle globale vand stadig findes i Mars-skorpen.

Dette arbejde står på skuldrene af det arbejde, der har gået i årtier, siger Eva L. Scheller, en planetarisk geolog ved Caltech og hovedforfatteren af ​​det nye studie. Og flere observationsbeviser har ført os mere og mere til at tænke på tabet af vand på Mars på nye måder.

Aktuelle skøn tyder på, at Mars kan have haft mellem 100 og 1.500 meter globalt ækvivalent lag (m GEL) af vand på sin overflade. (m GEL refererer til et lag på 1 meter vand, der ville dække en jævn overflade af planeten - Scheller siger, at 1.000 m GEL svarer til omtrent halvdelen af ​​Atlanterhavets vand.) Selv den nederste ende af dette skøn er stadig rigeligt af vand, som potentielt liv kunne have brugt til at lave et hjem til sig selv.

Så det er vigtigt at lære, hvordan det forsvandt. Hvis vi ved, hvad der skete, kunne vi have en bedre forståelse af, hvilke steder på Mars, der kunne have bevaret beviser for ethvert liv, der udviklede sig i løbet af den tid - og hvordan nuværende og fremtidige Mars-missioner kunne lede efter disse beviser.

I de fleste vandtabsmodeller, der antager atmosfærisk tab, har tanken været, at UV-stråling får vand højt i luften til at dissociere til brint og ilt. Begge grundstoffer - men især de lettere brintmolekyler - undslipper atmosfæren og begiver sig ud i rummet. Forskere måler dette brinttab (ved hjælp af neutrondetektorer som FREND-instrumentet på ESA og Ruslands Trace Gas Orbiter) som en proxy for at bestemme hastigheden af ​​vandtab på Mars over tid.

Der er dog to problemer med denne teori. For det første forklarer det ikke, hvorfor TGO eller andre missioner stadig opdager så meget vand i Mars-skorpen. For det andet er hastigheden af ​​brinttab målt indtil videre for lille til at tage højde for, hvor meget vand vi tror, ​​Mars oprindeligt havde. Det kunne kun virkelig stå for den nederste ende af, hvad de fleste geologer tror, ​​siger Scheller.

Samtidig har vi nu en bedre forståelse af, hvor meget vand der er begravet i Mars-skorpen. Meget af dette er i høj grad takket være rover-missioner som Curiosity, der har studeret Mars-sten direkte, samt laboratorieanalyser af meteoritter fra Mars, der er landet på Jorden. Og alle disse data har langsomt fået videnskabsmænd til at tage tanken mere seriøst om, at skorpen spillede en mere væsentlig rolle i tabet af vand på Mars.

Nu er Scheller og hendes kolleger kommet med en ny model, der bruger aktuelle data til at undersøge, om vandet i stedet kunne være gået under jorden.

Dette vand ville ikke være blevet suget ned i enorme underjordiske oceaner. I stedet blev vandmolekyler inkorporeret i mineralske strukturer som ler som et resultat af processer som forvitring. Det samme sker her på Jorden.

Denne proces kan stå for et sted mellem 30% og 99% af det samlede vandtab i planetens første 1 til 2 milliarder år, ifølge modellen. Atmosfærisk tab kunne udgøre resten.

Det er en ekstremt spændende model, siger Joe Levy, en geolog ved Colgate University, som ikke var involveret i undersøgelsen. Hydrerede mineraler og åredannende mineraler er næsten overalt, hvor vi ser på Mars. Løbende kemisk forvitring er en virkelig provokerende hypotese til at forklare, hvad der skete med Mars' vand.

Et interval på 30% til 99% er selvfølgelig enormt. Det skyldes, at vi simpelthen ikke ved nok om vandindholdet i skorpen (mindst af alt på globalt plan), eller hvordan den gamle atmosfære på Mars så ud, og i hvilket omfang den opmuntrede eller begrænsede atmosfærisk vandtab. Modellen forsøger også at tage højde for, hvordan geologisk aktivitet i den gamle fortid (såsom vulkanisme) kunne have påvirket disse vandtabsmekanismer.

Modellen giver os nye spor, når det kommer til Mars beboelighed. Resultaterne svarer ikke kun på, hvordan Mars kunne have mistet sit vand, men også hvornår den mistede sit vand, siger Scheller. Forfatterne er sikre på, at de hydrerede mineraler i skorpen er over 3 milliarder år gamle, hvilket betyder, at Mars potentielt var mest beboelig før det. Enhver søgning efter beviser for gammelt liv ville være bedst rettet mod klipper, der er blevet bevaret fra denne tidligere periode.

Scheller foreslår, at både Curiosity- og Perseverance-roverne kan være i stand til at lede efter prøver inden for dette tidsinterval. Især vedholdenhed, hvis mission hovedsageligt er dedikeret til at lede efter beviser på Mars liv, vil udforske en tidligere søbund, der er 3,8 milliarder år gammel . Det vil være lige der for at undersøge, hvad der kunne have været de mekanismer, der forårsagede vandbinding i disse mineraler i skorpen, siger Scheller. Selvom den ikke kan klare opgaven på egen hånd, det vil fange prøver, som videnskabsmænd selv kunne studere i laboratoriet .

Jorden og Mars startede som meget ens våde verdener, men endte med at tage drastisk forskellige veje. Tabet af vand til hydrerede mineraler i skorpen er ikke unikt for Mars; dette sker på Jorden hele tiden. Men Jorden drager fordel af det faktum, at dens tektoniske plader aktivt genbruger sine skorpesten i en proces, der ville frigive dette vand. Derudover bibeholdt den en tyk atmosfære, der holdt planeten ved den perfekte temperatur, så livet kunne udvikle sig og trives. Mars har ingen tektoniske plader, og den blødte sin atmosfære, da dets magnetfelt lukkede ned for 4 milliarder år siden.

I sidste ende er dette noget, man skal huske på om beboelighed på jordiske planeter, siger Scheller. Det er meget skrøbeligt.

skjule