Oldtidens Mars var varm med lejlighedsvis regn, bliver kold

Forskere har længe vidst, at der var rigeligt med vand på det gamle Mars, men der har ikke været konsensus om, hvorvidt flydende vand var almindeligt, eller om det stort set var frosset i is.

Var temperaturen høj nok til at vandet kunne flyde? Er dette sket over en længere periode, eller bare af og til? Var overfladen en ørken eller frossen? Varme forhold gør det meget mere sandsynligt, at liv ville have udviklet sig uafhængigt på overfladen af ​​det gamle Mars. Nu giver en ny sammenligning af mønstre for mineralaflejring på den røde planet med lignende aflejringer på Jorden vægt på ideen om, at tidlig Mars havde en eller flere lange perioder domineret af regnstorme og strømmende vand, med vandet senere frysende.

Præsenterer resultaterne i dag på Goldschmidt Geokemi Conference i Barcelona, Professor Briony Horgan (Purdue University) sagde, "Vi ved, at der var perioder, hvor overfladen af ​​Mars var frosset; vi ved, at der var perioder, hvor vandet flød frit. Men vi ved ikke præcis, hvornår disse perioder var, og hvor længe de varede. Vi har aldrig sendt ubemandede missioner til områder på Mars, som kan vise os disse tidligste sten, så vi er nødt til at bruge jordbundet videnskab til at forstå geokemien af, hvad der kan være sket der.

Vores undersøgelse af forvitring under radikalt forskellige klimaforhold, såsom Oregon Cascades, Hawaii, Island, og andre steder på jorden, kan vise os, hvordan klimaet påvirker mønsteret for mineralaflejring, som vi ser på Mars. Her på jorden, vi finder silicaaflejring i gletsjere, som er karakteristisk for smeltevand. På Mars, vi kan identificere lignende silicaaflejringer i yngre områder, men vi kan også se ældre områder, som ligner dybe jordbund fra varme klimaer på Jorden. Dette får os til at tro, at på Mars for 3 til 4 milliarder år siden, vi havde en generel langsom tendens fra varmt til koldt, med perioder med optøning og frysning.

"Hvis dette er tilfældet, det er vigtigt i søgen efter muligt liv på Mars. Vi ved, at byggestenene i livet på Jorden udviklede sig meget hurtigt efter Jordens dannelse, og at strømmende vand er afgørende for livets udvikling. Så bevis på, at vi havde tidligt, strømmende vand på Mars, vil øge chancerne for, at simpelt liv kan have udviklet sig på nogenlunde samme tidspunkt, som det gjorde på Jorden. Vi håber, at Mars 2020-missionen vil være i stand til at se nærmere på disse mineraler, og begynde at svare præcis på, hvilke forhold der eksisterede, da Mars stadig var ung."

Analyse af Mars' overfladegeologi understøtter en tendens fra et varmt til et koldt klima, men klimamodellerne selv understøtter ikke dette, på grund af den begrænsede varme, der kommer fra den unge sol. "Hvis vores resultater er korrekte, så skal vi fortsætte med at arbejde på Mars klimamodeller, muligvis at inkludere nogle kemiske eller geologiske, eller anden proces, der kunne have opvarmet den unge planet, " sagde Horgan.

Forskerholdet sammenlignede jorddata med Mars-mineraler fundet ved hjælp af NASA CRISM-spektrometeret, kredser i øjeblikket om Mars, som kan fjernidentificere overfladekemikalier, hvor vand engang fandtes. De tog også data fra Mars Curiosity Rover. Professor Horgan er medforsker på Mars 2020-missionen, skal lanceres i juli 2020 og begynde at udforske Jezero-krateret i februar 2021.

kommenterer, Professor Scott McLennan (Stony Brook University) sagde:"Det, der er særligt spændende ved dette arbejde, er, at det brugte velforståede jordbaserede geologiske processer fra regioner, der er gode analoger til Mars. Resultaterne giver ikke kun mening fra perspektivet om at udvikle klimaevolutionsmodeller for Mars, men demonstrerede også en mulig mekanisme for Mars. danner de mest interessante og forvirrende og ikke-krystallinske komponenter, der er blevet fundet i alle de prøver, der hidtil er analyseret af Curiosity-roveren." (Professor McLennan var ikke direkte involveret i dette arbejde; dette er en uafhængig kommentar.)

Gamle dalnetværk og søaflejringer på Mars er klare beviser på, at flydende vand engang var rigeligt på overfladen, men om klimaet var varmt og vådt eller koldt og iskoldt er dårligt forstået. Vi foreslår, at den mineralogiske registrering af Mars kan give nye begrænsninger for palæoklimaet. Her rapporterer vi om en række undersøgelser, der bruger prøver fra Mars analoge terræner på Jorden for bedre at forstå klimaets indvirkning på forvitringsminerogi. Forvitring i alpine glaciale omgivelser i Oregon Cascades er drevet af hyppig afsmeltning, og vand og sedimenter har lave opholdstider i glacialsystemet. Rigelige ændringsprodukter i proglaciale terræner omfatter silicabelægninger på grundfjeldet og dårligt krystallinske silikater i glaciale sedimenter. Foreløbige resultater fra mafiske sedimenter ved koldbaserede marginer af den antarktiske iskappe viser også dårligt krystallinske silikater, i overensstemmelse med forvitring ved forbigående smeltning. I modsætning, sedimenter fra varmebaserede zoner viser berigelser i krystallinske lermineraler, som vi antager, dannes på grund af længere opholdstider under indlandsisen.

Lignende tendenser observeres i terrestrisk mafisk jord, fra krystallinske lermineraler i varmt klimajorde til dårligt krystallinske faser i koldt klimajorde. Silica signaturer er blevet identificeret fra kredsløb om Mars i Amazonas periglacial terræn, og Curiosity-roveren har identificeret silica-rige dårligt krystallinske materialer i Hesperian søsedimenter i Gale-krateret. Vi foreslår, at disse amorfe faser på Mars kunne være dannet i kolde klimaer under punkterede smeltehændelser. Imidlertid, de mest almindelige noachiske ændringssignaturer er krystallinske lermineraler i sammensatte stratigrafier, for hvilke de nærmeste terrestriske analoger er dybe forvitringsprofiler, der kun vides at dannes under vedvarende regn-dominerede klimaer. Disse observationer tyder på mindst ét ​​langlivet klimaoptimum i Noachian, men in situ analyse af Noachian detritale sedimenter inden Mars 2020 vil være nødvendig for at afgøre, om iskolde forhold ellers herskede.