Klimacyklusser kan forklare, hvordan rindende vand udskårne Mars overfladefunktioner

Dramatiske klimacyklusser på tidlig Mars, udløst af opbygning af drivhusgasser, kan være nøglen til at forstå, hvordan flydende vand satte sit præg på planetens overflade, ifølge et hold af planetforskere.

Forskere har længe diskuteret, hvordan dybe kløfter og omfattende dalnetværk - som den slags udskåret af rindende vand over millioner af år på Jorden - kunne dannes på Mars for omkring 3,8 milliarder år siden, en tid, hvor mange tror, ​​at planeten var frosset.

Forskerne foreslår, at en gletsjer-dækket tidlig Mars kunne have oplevet lange varme perioder, varer op til 10 millioner år ad gangen, forårsaget af en tyk atmosfære af kuldioxid og brint.

Holdet, som offentliggjorde sine resultater i dag (1. december) i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters , fandt ud af, at opvarmningscyklusserne ville have varet længe nok, og producerede nok vand, at skabe funktionerne.

Med cykelhypotesen, du får disse lange perioder med varme, der giver dig tilstrækkelig tid til at danne alle de forskellige Martian Valley-netværk, " sagde Natasha Batalha, kandidatstuderende, astronomi og astrofysik, Penn State.

Tidligere undersøgelser tydede på, at asteroidevirkninger kunne have opvarmet planeten, skabe damp atmosfærer, der førte til regn. Men de varme perioder ville have meget kortere varighed og kæmpe for at producere nok vand, sagde forskere.

"Vi tror, ​​at Mars skulle være varm i millioner til titusinder af år, og virkningshypotesen kan holde den varm i tusinder af år, " sagde Jim Kasting, Evan Pugh professor i geovidenskab, Penn State, og papir medforfatter. "Med hensyn til vand, vi har brug for millioner af meter nedbør, og de (tidligere undersøgelser) kan få hundredvis af meter."

Kasting sagde dale på Mars-overfladen ligner Colorado River Canyon i bredden. Forskere anslår, at det tog 16 millioner år for Colorado-floden, opsvulmet sæsonmæssigt, når sneen smelter i Rocky Mountains, at udhugge den nærliggende Grand Canyon.

Brug af klimamodeller, holdet viste opvarmningsperioder – forårsaget når drivhusgasser nåede et vist vendepunkt – varede millioner af år på Mars. Med det rigtige valg af parametre, disse varme perioder kan vare op til 10 millioner år.

Ifølge forskere, drivhusgasser akkumuleres gradvist i atmosfæren, bøvset af vulkanudbrud, frigives ved at afkøle magma på overfladen eller siver op fra planetens skorpe.

Regn fjerner naturligt noget af dette fra atmosfæren, når det falder, lagre noget kulstof i jorden gennem en proces, der kaldes kemisk forvitring. Men fordi tidlig Mars var kold, det regnede mindre, og denne proces kunne ikke følge med, sagde forskerne.

"Mars er i denne prekære position, hvor den er i den ydre kant af den beboelige zone, " sagde Batalha. "Den modtager mindre solflux, så du starter ved en istid. Der er vulkansk udgasning, men fordi du er koldere, du får ikke den samme aflejring af kulstof tilbage i planetens overflade. I stedet, du får denne atmosfæriske opbygning, og din planet begynder langsomt at stige i temperatur."

Da planeten blev varmet, kemisk forvitring ville i sidste ende ske hurtigere end vulkaner kunne returnere gasser til atmosfæren, og planeten ville begynde at køle af, indvarsler endnu en istid.

For at teorien virker, Forskere sagde, at yderligere undersøgelse er nødvendig for at afgøre, om der kunne være produceret nok kuldioxid og brint på planeten.

"Vi ville have det godt, hvis tidlige Mars havde pladetektonik ligesom Jorden har i dag, " sagde Kasting. "Så virker det. Men det er en stor debat. Mange mennesker tror ikke, at Mars nogensinde har haft det."

Batalha sagde, at høje mængder kuldioxid i atmosfæren ville have ført til meget sur regn, som ville have opløst karbonatsten ved overfladen og aflejret dem i undergrunden.

"Så hvis den næste Mars-mission var i stand til at grave dybere ned, du kan muligvis afdække disse forskellige karbonater, " sagde hun. "Det ville være en slags rygende pistol mod kuldioxiden."