2015.03.13. - Tengernyi vizet veszített el a Mars az évmilliárdok során

Egy új eredmény szerint évmilliárdokkal ezelőtt a vörös bolygó felszínét arányaiban az Atlanti-óceánnál is nagyobb vízfelület borította, amely több vizet tartalmazott, mint a Jeges-tenger.

Az ESO VLT távcsőegyüttes, a Keck-teleszkópok és a NASA Infrared Telescope Facility műszereivel végzett, hat évet átfogó méréssorozat eredményeként Geronimo Villanueva (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland) és munkatársai úgy vélik, hogy körülbelül négy milliárd évvel ezelőtt a fiatal Marson annyi víz volt, ami a bolygó egész felszínét 140 méteres mélységgel boríthatta volna be. Valószínű azonban, hogy a folyékony víz csak az északi félgömb mintegy felét uralta, néhány helyen a mélysége azonban elérhette az 1,6 kilométert is. Villanueva magyarázata szerint a hajdani vízmennyiség becslése annak meghatározásán alapul, hogy mennyi víz távozott a bolygóról a légkörén keresztül a világűrbe. Az új eredmény segítségével jobban átláthatjuk a marsi víz történetét is.

Fantáziarajz arról, hogyan nézhetett ki a Mars északi féltekéjének felszíne négy milliárd évvel ezelőtt.
[ESO/M. Kornmesser]

Villanueva és kollégái a vörös bolygó légkörében található vízpára összetételét vizsgálták, mégpedig azt, hogy milyen arányban áll normál vízmolekulákból (H₂O), illetve nehézvízből. Utóbbi molekuláiban a két hidrogénatom közül az egyik helyett deutérium található: HDO. A deutérium a hidrogén izotópja, amelynek magjában a proton mellett még egy neutron is van. Mivel a HDO molekula nehezebb, mint a H₂O molekula, ezért nehezebben is tud az űrbe szökni. Azaz minél nagyobb a bolygó légkörének vízvesztesége, annál nagyobb lesz a maradékban a HDO molekulák aránya a H₂O molekulákhoz viszonyítva. (A földi óceánokban minden HDO molekulára 3200 H₂O molekula jut.) A kutatók a kérdéses arányt a már említett műszerekkel rögzített infravörös spektrumok alapján állapították meg. Bár a Mars felszínén dolgozó roverek és a körülötte keringő űreszközök sokkal részletesebb in situ méréseket tudnak végezni, nem alkalmasak e teljes marsi légkör hosszú távú monitorozására. Ez legjobban a nagy földi teleszkópok infravörös spektrográfjaival valósítható meg. A HDO/H₂O arány alapján a kutatók meghatározhatják, hogy a HDO milyen mértékben dúsult fel, azaz mennyi vízmolekula távozott a világűrbe az atmoszférából. Utóbbi adat pedig megmondja, hogy mennyi víz lehetett valaha a bolygón.

Fantáziarajz arról, hogyan nézhetett ki a Mars felszíne négy milliárd évvel ezelőtt.
[ESO/M. Kornmesser/N. Risinger]

A munka során a kutatócsoport közel hat földi - körülbelül három marsi - éven keresztül vizsgálta a H₂O és a HDO eloszlását a bolygó légkörében, előállítva mindegyik globális eloszlási térképét, illetve ugyanezt az arányukra is. A térképek évszakos változásokat és mikroklimatikus területeket is mutatnak, annak ellenére, hogy a Mars ma lényegében sivatagi bolygó. Különösen a pólusok környéke érdekelte őket, mivel a sarki jégsapkák a legnagyobb ismert víztározók a Marson. Az ezekben található víz az elképzelések szerint felfedheti a Mars hidrológiai történetét a 3,7 milliárd évvel ezelőtti nedves Noachi időszaktól napjainkig.

Az új eredmények szerint a poláris területekhez közel a HDO aránya körülbelül hétszerese a földi óceánok megfelelő arányának, ami arra utal, hogy az állandó jégsapkákban a feldúsulás mintegy nyolcszoros. Ehhez az kellett, hogy a Mars a jégsapkákban jelenleg megtalálható víz 6,5-szeresét elveszítse a múltban, azaz az ősi marsi óceánban legalább 20 millió köbkilométer víznek kellett lennie. A bolygó mai felszíne alapján ez az óceán valószínűleg az északi mélyföldeken hömpölygött, és a Mars felszínének 19%-át boríthatta be. Összehasonlításként: az Atlanti-óceán felülete a Föld felszínének 17%-a. A csoport egyik tagja, Michael Mumma (Goddard Space Flight Center) szerint ha a bolygó ilyen sok vizet vesztett, akkor a korábban gondoltnál hosszabb ideig kellett nedvesnek, azaz az élet számára is alkalmasnak lennie. Az is elképzelhető, hogy valaha a Marson még ennél is több víz volt, aminek egy része a felszín alatt elraktározódhatott.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazinban jelent meg.

Forrás:

• eso1509 - Science Release