Τα ρόβερ Curiosity και Opportunity βρήκαν στοιχεία ορυκτών, από τον πρώιμο Άρη, τα οποία διαμορφώνονται είτε μόνο σε υψηλά οξυγονωμένα περιβάλλοντα, που σημαίνει περιβάλλοντα πλούσια σε οξυγόνο, είτε μόνο σε πολύ αναγωγικά περιβάλλοντα, που σημαίνει περιβάλλοντα με λίγο οξυγόνο. Οι παρατηρήσεις αυτές υποδεικνύουν κάποιο είδος διακύμανσης μεταξύ μιας αναγωγικής και μιας οξυγονωμένης ατμόσφαιρας. Το ερώτημα που αναδύεται εύλογα είναι τι οδήγησε στη διακύμανση και τι επίδραση είχε στο περιβάλλον;
Το μοντέλο που αναπτύχθηκε από την ερευνητική ομάδα προβλέπει ένα ψυχρό πρώιμο Αρειανό κλίμα, με μέση ετήσια θερμοκρασία κάτω από μείον 33,33 βαθμών Κελσίου. Αυτές οι ψυχρές περίοδοι χαρακτηρίζονταν από υψηλότερα ποσά οξυγόνου στην ατμόσφαιρα, οδηγώντας σε περισσότερη οξείδωση της επιφάνειας. Παραδόξως, αυτά τα πλούσια σε οξυγόνο περιβάλλοντα δεν ήταν ευνοϊκά για πρώιμη ζωή λόγω της προβιοτικής χημείας που δεν συμβαίνει σε υψηλής οξείδωσης περιβάλλοντα.
Ωστόσο, αυτές οι μακρές περίοδοι ψύχους και οξείδωσης διακόπτονταν όταν αναγωγικά αέρια θερμοκηπίου όπως υδρογόνο εγχέονταν στην ατμόσφαιρα από ηφαίστεια και μετεωρίτες. Τα αέρια αυτά υπερίσχυαν του οξυγόνου και μετέτρεπαν την ατμόσφαιρα σε μια αναγωγική χημική κατάσταση. Τα πιο ισχυρής εκπομπής επεισόδια θέρμαιναν τον πλανήτη τόσο πολύ που μπορούσαν να σχηματιστούν στην επιφάνεια ποταμοί και λίμνες, εξηγώντας το σχηματισμό των δέλτα, όπως αυτό στον κρατήρα Jezero. Ο συνδυασμός του νερού και μιας χημικά αναγωγικής ατμόσφαιρας κάνει αυτές τις χρονικές περιόδους πολύ περισσότερο ευνοϊκές για το σχηματισμό προβιοτικών ενώσεων, που έχουν επιπτώσεις για την έρευνα για ζωή.
Με τον καιρό, το υδρογόνο διέφευγε από την ατμόσφαιρα στο διάστημα και το νερό διασπώνταν από την υπεριώδη ακτινοβολία, προκαλώντας την αύξηση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και πάλι. Αυτό θα πρέπει να σταματούσε το φαινόμενο του θερμοκηπίου και να ψύχρανε τον πλανήτη πίσω σε θερμοκρασίες κάτω του μηδενός. Κάθε ζωή που διαμορφώθηκε κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου θα πρέπει να αναγκαζόταν να διαφύγει κάτω από την επιφάνεια. Η δυναμική της φύσης του πρώιμου Αρειανού περιβάλλοντος υποδηλώνει ευκαιρίες για την ανάδυση της ζωής κατά τη διάρκεια θερμών και υγρών διαλειμμάτων όταν αναγωγικές συνθήκες πρέπει να προτιμούν την προβιοτική χημεία, αλλά επίσης (υποδηλώνει) προκλήσεις για την ανθεκτικότητα της επιφανειακής ζωής στη φάση των συχνών και συν τω χρόνω, αυξανόμενων μεσοδιαστημάτων των κυρίως ψυχρών και στεγνών οξειδωμένων περιβαλλόντων.
Αυτή η σύνθετη και διακυμαινόμενη εικόνα του πρώιμου Αρειανού κλίματος βοηθάει να εξηγηθούν βασικά χαρακτηριστικά της γεωλογίας του πλανήτη και του αρχείου των ορυκτών, που παρατηρήθηκαν από τα προηγούμενα ρόβερ και προβλέπει το σχηματισμό άλλων ορυκτών που μπορούν να ελεγχθούν από του ρόβερ Perseverance.
Τι συνέβη με το νερό του πλανήτη Άρη; Νέα έρευνα αποκαλύπτει…
Δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ο Κόκκινος Πλανήτης ήταν πολύ περισσότερο μπλε: σύμφωνα με στοιχεία που ακόμη βρίσκονται στην επιφάνεια, άφθονο νερό έρρεε σε όλο τον Άρη και δημιουργούσε δεξαμενές, λίμνες και βαθείς ωκεανούς. Το ερώτημα που αναδύεται είναι: που πήγε όλο αυτό το νερό; Η απάντηση: Πουθενά. Σύμφωνα με νέα έρευνα από το Caltech (California Institute of Technology) και το JPL (Jet Propulsion Laboratory), σημαντικό μέρος του νερού του Άρη – μεταξύ 30% – 99% – παγιδεύτηκε μέσα στα ορυκτά στον φλοιό του πλανήτη. Η έρευνα αποτελεί πρόκληση για την ισχύουσα θεωρία που υποστηρίζει ότι το νερό του Κόκκινου Πλανήτη διέφυγε στο διάστημα.
Η ομάδα των Caltech/JPL βρήκε ότι περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ο Άρης είχε επάνω του αρκετό νερό για έχει καλυμμένο όλο τον πλανήτη με έναν ωκεανό περίπου 100 μέχρι 1.500 μέτρα βάθος. Έναν όγκο περίπου ισοδύναμο με το μισό του Ατλαντικού Ωκεανού της Γης. Όμως, ένα δισεκατομμύριο χρόνια αργότερα, ο πλανήτης ήταν τόσο ξηρός όσο είναι σήμερα. Προηγουμένως, οι επιστήμονες αναζητώντας να εξηγήσουν τι συνέβη με το ρέον νερό του Άρη είχαν προτείνει ότι διέφυγε στο διάστημα, θύμα της μικρής βαρύτητας του Άρη. Αν και ορισμένο νερό πράγματι έφυγε από τον Άρη με αυτό τον τρόπο, τώρα φαίνεται ότι τέτοια διαφυγή δεν μπορεί να εξηγήσει την περισσότερη από την απώλεια του νερού.
Η ομάδα μελέτησε την ποσότητα του νερού στον Άρη κατά την πάροδο του χρόνου σε όλες τις μορφές (υδρατμό, υγρό και πάγο) και τη χημική σύσταση της τωρινής ατμόσφαιρας του πλανήτη και του φλοιού μέσω τη ανάλυσης μετεωριτών, καθώς και χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που παρήχθησαν από τα ρόβερ στον Άρη και τους τροχιακούς δορυφόρους, κοιτώντας ιδιαίτερα το λόγο του δευτέριου προς το υδρογόνο (D/H). Το νερό αποτελείται από υδρογόνο και οξυγόνο: H2O. Δεν δημιουργούνται, ωστόσο, όλα τα άτομα υδρογόνου ίδια. Υπάρχουν δυο σταθερά ισότοπα υδρογόνου. Η μεγάλη πλειονότητα των ατόμων υδρογόνου έχουν μόνο ένα πρωτόνιο στον πυρήνα του ατόμου, ενώ ένα πολύ μικρό κλάσμα (περίπου 0,02%) υπάρχει ως δευτέριο ή όπως αποκαλείται «βαρύ» υδρογόνο, το οποίο έχει ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο στον πυρήνα.
Το ελαφρύτερο υδρογόνο (γνωστό και ως πρώτιο) έχει έναν ανετότερο χρόνο διαφυγής από τη βαρύτητα του πλανήτη στο διάστημα από ότι το βαρύτερο ομόλογό του. Εξαιτίας αυτού, η διαφυγή του νερού ενός πλανήτη μέσω της ανώτερης ατμόσφαιρας θα πρέπει να αφήνει μια ένδειξη, ένα σημάδι, στο λόγο του δευτέριου προς το υδρογόνο στην ατμόσφαιρα του πλανήτη: θα πρέπει να είναι ένα υπερμέγεθες κομμάτι του δευτέριου που αφήνει πίσω του. Ωστόσο, η απώλεια του νερού αποκλειστικά μέσω της ατμόσφαιρας δεν μπορεί να εξηγήσει τόσο την παρατηρούμενη ένδειξη δευτέριου προς υδρογόνο στην Αρειανή ατμόσφαιρα, όσο και τα μεγάλα ποσά νερού στο παρελθόν. Αντ’ αυτού, η μελέτη προτείνει ότι ένας συνδυασμός των δυο μηχανισμών – της παγίδευσης του νερού σε ορυκτά στο φλοιό του πλανήτη και η απώλεια του νερού στην ατμόσφαιρα – μπορεί να εξηγήσει την παρατηρούμενη ένδειξη δευτερίου προς υδρογόνο στην Αρειανή ατμόσφαιρα.
Όταν το νερό αλληλεπιδρά με το πέτρωμα, η χημική διάβρωση σχηματίζει άργιλο και άλλα ένυδρα ορυκτά που περιέχουν νερό ως μέρος της δομής τους. Η διεργασία αυτή συμβαίνει στη Γη καθώς και στον Άρη. Επειδή η Γη είναι τεκτονικά ενεργή, ο παλιός φλοιός συνεχώς λιώνει μέσα στον μανδύα και σχηματίζει νέο φλοιό στα όρια των πλακών, ανακυκλώνοντας το νερό και τα άλλα μόρια πίσω στην ατμόσφαιρα μέσω των ηφαιστειακών διεργασιών. Ο Άρης, ωστόσο, είναι κυρίως τεκτονικά ανενεργός και έτσι το «άνυδρο» της επιφάνειας, όταν συμβαίνει, είναι μόνιμο.
Η ατμοσφαιρική διαφυγή, καθαρά, έχει έναν ρόλο στην απώλεια του νερού, αναφέρεται από την ερευνητική ομάδα, όμως τα ευρήματα της τελευταίας δεκαετίας των αποστολών στον Άρη έχουν δείξει το γεγονός ότι υπήρχε αυτό το τεράστιο ρεζερβουάρ των αρχαίων ένυδρων ορυκτών των οποίων ο σχηματισμός σίγουρα μείωσε τη διαθεσιμότητα του νερού με το χρόνο. Όλο αυτό το νερό απομακρύνθηκε αρκετά νωρίς και από τότε ποτέ να επέστρεψε. Η έρευνα αποτυπώνει την σημασία του να υπάρχουν πολλοί τρόποι να ερευνηθεί ο Κόκκινος Πλανήτης.
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου