Udbrud af metan kan have opvarmet den tidlige Mars

Tilstedeværelsen af ​​vand på det gamle Mars er et paradoks. Der er masser af geografiske beviser for, at floder med jævne mellemrum flød hen over planetens overflade. Men i den tidsperiode, hvor disse farvande formodes at have løbet - for tre til fire milliarder år siden - burde Mars have været for kold til at understøtte flydende vand.

Så hvordan holdt det sig så varmt?

Forskere fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) antyder, at tidlige Mars kan være blevet opvarmet med mellemrum af en kraftig drivhuseffekt. I et blad udgivet i Geofysiske forskningsbreve , forskere fandt ud af, at interaktioner mellem metan, kuldioxid og brint i den tidlige Marsatmosfære kan have skabt varme perioder, hvor planeten kunne understøtte flydende vand på overfladen.

"Tidlig Mars er unik i den forstand, at det er det ene planetariske miljø, udenfor Jorden, hvor vi med tillid kan sige, at der i det mindste var episodiske perioder, hvor livet kunne have blomstret, " sagde Robin Wordsworth, assisterende professor i miljøvidenskab og teknik ved SEAS, og avisens første forfatter. "Hvis vi forstår, hvor tidligt Mars fungerede, det kunne fortælle os noget om potentialet for at finde liv på andre planeter uden for solsystemet."

For fire milliarder år siden, Solen var omkring 30 procent svagere end i dag og betydeligt mindre solstråling – a.k.a. varme - nåede Mars-overfladen. Den sparsomme stråling, der nåede planeten, blev fanget af atmosfæren, resulterer i varme, våde perioder. I årtier, forskere har kæmpet for at modellere præcis, hvordan planeten blev isoleret.

Den åbenlyse synder er CO2. Kuldioxid udgør 95 procent af nutidens Mars-atmosfære og er den mest kendte og rigelige drivhusgas på Jorden.

Men CO2 alene står ikke for Mars' tidlige temperaturer.

"Du kan lave klimaberegninger, hvor du tilføjer CO2 og bygger op til hundredvis af gange det nuværende atmosfæriske tryk på Mars, og du kommer stadig aldrig til temperaturer, der endda er tæt på smeltepunktet, " sagde Wordsworth.

Der må have været noget andet i Mars' atmosfære, der bidrog til en drivhuseffekt.

Atmosfæren på klippeplaneter mister lettere gasser, såsom brint, til rummet over tid. (Faktisk, oxidationen, der giver Mars dens karakteristiske nuance, er et direkte resultat af tabet af brint.)

Wordsworth og hans samarbejdspartnere kiggede på disse længe tabte gasser - kendt som reducerende gasser - for at give en mulig forklaring på Mars' tidlige klima. I særdeleshed, holdet så på metan, som i dag ikke er rigeligt i Mars atmosfære. For milliarder af år siden, imidlertid, geologiske processer kunne have frigivet betydeligt mere metan til atmosfæren. Denne metan ville langsomt være blevet omdannet til brint og andre gasser, i en proces, der ligner den, der sker i dag på Saturns måne, Titan.

For at forstå, hvordan denne tidlige Mars-atmosfære kan have opført sig, holdet havde brug for at forstå de grundlæggende egenskaber ved disse molekyler.

"Når du ser på eksotiske atmosfærer, du kan ikke sammenligne dem med Jordens atmosfære, " sagde Wordsworth. "Du skal starte fra de første principper. Så vi så på, hvad der sker, når metan, brint og kuldioxid kolliderer, og hvordan de interagerer med fotoner. Vi fandt ud af, at denne kombination resulterer i en meget stærk absorption af stråling."

Carl Sagan spekulerede først i, at brintopvarmning kunne have været vigtig på tidlig Mars tilbage i 1977, men det er første gang, videnskabsmænd har været i stand til at beregne drivhuseffekten nøjagtigt. Det er også første gang, at metan har vist sig at være en effektiv drivhusgas på tidlig Mars.

"Denne forskning viser, at opvarmningseffekterne af både metan og brint er blevet undervurderet betydeligt, " sagde Wordsworth. "Vi opdagede, at metan og brint, og deres interaktion med kuldioxid, var meget bedre til at opvarme tidlig Mars, end man tidligere havde troet."

Forskerne håber, at fremtidige missioner til Mars vil kaste lys over de geologiske processer, der producerede metan for milliarder af år siden.

"En af grundene til, at tidlig Mars er så fascinerende, er, at livet har brug for kompleks kemi for at opstå, " sagde Wordsworth. "Disse episoder med reduktion af gasemission efterfulgt af planetarisk oxidation kunne have skabt gunstige betingelser for liv på Mars."