Mars a voda. Tato slova mohou spustit lavinu spekulací, důkazů, hypotéz a teorií. Mars má teď trochu vody, ale je zamrzlý a většina je pohřbená. V atmosféře je jen malý kousek vodní páry. Důkazy ukazují, že v minulosti bylo mnohem vlhčí. Ve své dávné minulosti mohla mít planeta globální oceán. Ale bylo to kdysi obyvatelné?
Nová studie říká, že ne. Mars ztratil většinu vody a to vše souvisí s velikostí planety.
„Zkoumání přítomnosti, distribuce a množství těkavých prvků a sloučenin, včetně vody, na Marsu bylo ústředním tématem vesmírného průzkumu posledních 50 let,“ píší autoři ve svém článku. Mnoho misí na Mars, ať už jde o orbiter, lander nebo rover, zahrnuje porozumění marťanské vodě ve svých vědeckých cílech. “ Následuj vodu! “ byla snadno použitelná fráze pro NASA Program průzkumu Marsu .
Důkazy o tom, že Mars byl kdysi mokrý, sahají desítky let zpět. Mise Viking vyslaly na konci 70. let na Mars orbitery a landery. Orbitery pořídily snímky geologických útvarů na Marsu, které naznačovaly přítomnost velkého množství vody v minulosti. Ve stejné době našli vědci studující marťanské meteority důkazy o produktech zvětrávání ve vodě.
Tento obrázek z přistávacího modulu Viking 1 ukazuje Ravi Valles, který jasně vypadá, jako by byl vytvořen tekoucí vodou. Obrazový kredit: Jim Secosky vybraný snímek NASA. – http://history.nasa.gov/SP-441/ch4.htm, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8646399
Novější mise shromáždily dostatek důkazů, že Mars kdysi měl vodu. Kamery na moderních orbiterech, jako je Mars Reconnaissance Orbiter NASA a Mars Express Orbiter ESA, intenzivně studovaly Mars. Kráteru Jezero se dostalo velké pozornosti na oběžné dráze v očekávání mise vozítka Perseverance tam. Jezero je starověké paleolake s jasně viditelnou říční deltou. Nikdo tedy vážně nepochybuje o tom, že Mars byl svého času mnohem vlhčí než nyní.
Orbitální snímek kráteru Jezero zobrazující jeho fosilní říční deltu. Barvy představují různé minerály, které byly chemicky změněny vodou. Poděkování: NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/BROWN UNIVERSITY
Co se stalo s tou vodou, je ve vědě palčivá otázka. Všeobecně přijímaná teorie říká, že Mars ztratil svůj magnetický štít, pak hustou atmosféru a voda jednoduše unikla do vesmíru. Otázka zní: Byl schopen udržet dostatek vody dostatečně dlouho na to, aby mohl vzniknout život?
V novém dokumentu s názvem „ Složení izotopů draslíku na Marsu odhaluje mechanismus planetárního zadržování těkavých látek “, řešil tuto otázku tým výzkumníků. Prvním autorem je Zhen Tian z Oddělení věd o Zemi a planetárních věd v McDonnell Center for Space Sciences. Článek je publikován v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Jejich odpověď? Mars je prostě příliš malý.
'O osudu Marsu bylo rozhodnuto od začátku,' řekl Kun Wang , odborný asistent pozemských a planetárních věd v Arts & Sciences a hlavní autor studie. 'Pravděpodobně existuje práh požadavků na velikost kamenných planet, aby zadržely dostatek vody pro obyvatelnost a deskovou tektoniku, přičemž hmotnost převyšuje hmotnost Marsu.'
To je stručná odpověď.
Dlouhá odpověď zahrnuje izotopy draslíku a jejich přítomnost nejen na Marsu, ale i na jiných tělesech sluneční soustavy.
Tým výzkumníků použil stabilní izotopy draslíku k „odhadu přítomnosti, distribuce a hojnosti těkavých prvků na různých planetárních tělesech,“ uvádí studie. tisková zpráva vyhlášení studie. Zatímco samotný draslík je jen mírně těkavý, může být použit jako indikátor pro těkavější sloučeniny, včetně vody. Členové tohoto týmu již použili metodu stopování draslíku ke studiu formování Měsíce.
Wang a další výzkumníci studovali 20 marťanských meteoritů, které dohromady představují složení marťanského silikátu. Zjistili, že Mars zadržuje více těkavých látek, jako je voda, než Měsíc. Zadržela také více než asteroidy jako Vesta, které jsou oba menší než Mars. Když ale došlo na Zemi, zjistili opak: Mars ztratil více těkavých látek, včetně vody. Korelace mezi složením draslíku a velikostí těla je podle týmu dobře definovaná.
Tento snímek ze studie ukazuje poměry draslíku a thoria v porovnání s odpovídajícími koncentracemi K v marťanských meteoritech, povrchu Marsu (GRS), čedičích středooceánských hřbetů Země, čedičích pozemských oceánských ostrovů a také objemné silikátové Zemi. Toto číslo naznačuje raný Mars bohatý na těkavé látky. (Podrobnější vysvětlení viz studie.) Obrazový kredit: Wang et al 2021.
Mars a Země vznikly ze stejného sluneční mlhovina , materiál zbylý po vzniku Slunce. Jako takoví začali s podobnými skladbami. Ale když tým zjistil, že meteority na Marsu mají vyšší koncentraci izotopů draslíku než Země, znamenalo to větší ztrátu draslíku na Marsu než na Zemi.
Zjistili také, že „hodnoty objemových silikátů Země, Měsíce, Marsu a Vesty korelují s povrchovou gravitací“ a také s množstvím H2O.
'Izotopové složení K BSM a silná korelace mezi41K a hmotnost planet odhalují, že velikosti planetárních těles zásadně řídí jejich schopnost zadržovat těkavé látky. To by mohlo dále vrhnout světlo na obyvatelnost planet a pomoci s omezením neznámých velikostí mateřského těla,“ píší autoři ve svém článku.
Tento snímek ze studie ukazuje hojnost draslíku a povrchovou gravitaci pro Vestu, Měsíc, Mars a Zemi. Existuje jasná korelace mezi draslíkem a hmotností těla. Obrazový kredit: Wang et al 2021.
'Důvod mnohem nižšího výskytu těkavých prvků a jejich sloučenin na diferencovaných planetách než u primitivních nediferencovaných meteoritů je dlouhodobou otázkou,' řekl. Katharina Loddersová , profesor výzkumu Země a planetárních věd a spoluautor studie. 'Zjištění korelace izotopového složení K s gravitací planet je novým objevem s důležitými kvantitativními důsledky pro to, kdy a jak diferencované planety přijaly a ztratily své těkavé látky.'
Autoři říkají, že to souvisí s tím, jak planety a další tělesa v průběhu času přibývají. Ztráta těkavých látek, jako je voda, se může v průběhu času měnit, jak tělesa rostou akrecí. Větší tělesa jednoduše zadržují více těkavých látek než menší tělesa.
A tady je hlavní: „Pravděpodobně existuje práh požadavků na velikost kamenných (exo)planet, aby si udržely dostatek H2O umožnit obyvatelnost a deskovou tektoniku s hmotností přesahující hmotnost Marsu,“ píší autoři ve svém článku.
Bez Martainových meteoritů velmi odlišného stáří, které zasáhly Zemi, by tato práce nebyla možná. Jsou staré až čtyři miliardy let a nedávno až několik set milionů let.
'Marsovské meteority jsou jediné vzorky, které máme k dispozici pro studium chemického složení velkého Marsu,' řekl Wang. 'Tyto marťanské meteority mají stáří od několika stovek milionů do 4 miliard let a zaznamenaly nestálou vývojovou historii Marsu.' Prostřednictvím měření izotopů mírně těkavých prvků, jako je draslík, můžeme odvodit stupeň těkavého vyčerpání velkých planet a provést srovnání mezi různými tělesy sluneční soustavy.
Tento údaj ze studie ukazuje, jak mohou těla buď ztrácet, nebo zadržovat těkavé látky. Obrázek A ukazuje, že planeta může při svém růstu trpět nestálým vyčerpáním v důsledku různých mechanismů včetně dopadů. Obrázek B ukazuje, jak musí planeta dosáhnout kritické velikosti, aby zadržela těkavé látky, včetně vody. Obrazový kredit: Wang et al 2021.
Takže byl Mars kdysi opravdu mokrý? Pravděpodobně. Bylo mokro dost dlouho na to, aby to mohl život vyzkoušet na Marsu? Podle výzkumníků nepravděpodobné.
Jedna věc, kterou studie dělá, je přidat trochu více detailů k myšlence obyvatelné zóny a toho, jak přemýšlíme o exoplanetách a obyvatelnosti. Ve studiích exoplanet používáme termín obyvatelná zóna k popisu teplotní zóny kolem dané hvězdy, kde lze rozumně očekávat, že planeta bude mít na svém povrchu kapalnou vodu, za předpokladu správné atmosféry. Tato studie k celé myšlence přidává velikost planety, i když to není první práce, která tuto myšlenku vynesla na světlo.
Pokud je planeta v obyvatelné zóně hvězdy příliš malá, jednoduše ztratí vodu, i když začínala s vlhčím povrchem.
„Tato studie zdůrazňuje, že existuje velmi omezený rozsah velikostí, aby planety měly dostatek, ale ne příliš mnoho vody k vytvoření obyvatelného povrchového prostředí,“ řekl Klaus Mezger z Centra pro vesmír a obyvatelnost na univerzitě v Bernu ve Švýcarsku. spoluautorem studie. 'Tyto výsledky povedou astronomy při hledání obyvatelných exoplanet v jiných slunečních soustavách.'
Pro vedoucího autora Wanga jsou důsledky tohoto výzkumu jasné. Planetární velikosti by se měl klást větší důraz, pokud jde o exoplanety a obyvatelnost.
'Velikost exoplanety je jedním z parametrů, který je nejjednodušší určit,' řekl Wang. 'Na základě velikosti a hmotnosti nyní víme, zda je exoplaneta kandidátem na život, protože určujícím faktorem prvního řádu pro zadržování těkavých látek je velikost.'
Více:
- Publikovaný výzkum: Složení izotopů draslíku na Marsu odhaluje mechanismus planetárního zadržování těkavých látek
- Wikipedie: Voda na Marsu
- Vesmír dnes: Možná Mars nakonec neztratil svou vodu. Stále je uvězněna na planetě
