Planetforskere opdager beviser for en reduceret atmosfære på oldtidens Mars

Både Jorden og Mars har i øjeblikket oxiderende atmosfærer, hvorfor jernrige materialer i dagligdagen udvikler rust (et fællesnavn for jernoxid) under oxidationsreaktionen af ​​jern og ilt. Jorden har haft en oxiderende atmosfære i cirka 2,5 milliarder år, men før det, atmosfæren på denne planet blev reduceret - der var ingen rust.

Overgangen fra en reduceret planet til en oxideret planet kaldes Great Oxidation Event eller GOE. Denne overgang var en central del af vores planets udvikling, og fundamentalt forbundet med livets udvikling her - specifikt til udbredelsen af ​​fotosyntese, der producerede ilt. Planetgeologer ved HKU har opdaget, at Mars gennemgik en stor iltningsbegivenhed for sig selv - for milliarder af år siden, den røde planet var ikke så rød.

Opdagelsen blev offentliggjort for nylig i Natur astronomi i et papir ledet af forskningspostgraduat-studerende Jiacheng LIU og hans rådgiver lektor Dr. Joe MICHALSKI, begge tilknyttet Forskningsafdelingen for Jord- og Planetvidenskab og Laboratoriet for Rumforskning. Forskerne brugte infrarød fjernmåling og spektroskopi til at måle den molekylære vibration af materialet på Mars-overfladen fra kredsløb, for at afsløre mineralogien og geokemien af ​​gamle klipper på Mars. Gennem detaljerede sammenligninger af infrarød fjernmålingsdata og data indsamlet i laboratoriet her på Jorden, holdet viste, at ældgamle klipper på Mars udsat ved overfladen var blevet forvitret under reducerende forhold, hvilket indikerer, at der eksisterede en reduceret atmosfære.

Mange mennesker er klar over, at Mars er kold og tør nu, men for ~3,5 milliarder år siden, det var varmere og vådere. Det var varmt nok til at tillade dannelsen af ​​flodkanaler, søer og mineraler, der er dannet ved interaktion med vand. Forskere, der har brugt matematiske modeller til at begrænse betingelserne for en tidlig Mars-atmosfære, har konkluderet, at drivhusopvarmning fandt sted, men de konkluderede også ud fra deres modeller, at drivhuset må have inkluderet reducerede gasser i stedet for kuldioxid, antydet, at en reducerende atmosfære kunne have eksisteret. Men indtil nu, der har ikke været nogen beviser for, at den reducerede atmosfære fra tidlig Mars faktisk fandt sted. Dette arbejde indikerer, at det eksisterede.

Dette projekt involverede detaljeret infrarød fjernmåling af Mars, ved hjælp af infrarød spektroskopi til at kortlægge mineraler i udsatte, forvitrede stenenheder. Værket blev bygget på detaljeret analyse af forvitrede vulkanske klipper på Hainan Island i det sydvestlige Kina, hvor tykke sekvenser af basalt, ligner vulkanske bjergarter på Mars forekomme. Jiacheng Liu analyserede de ændrede bjergarter systematisk ved hjælp af infrarød spektroskopi i laboratoriet og producerede et papir om denne forskning offentliggjort for nylig i Applied Clay Science.

"Jiacheng har udført et virkelig fremragende ph.d.-projekt, bygget på omhyggelig analyse i laboratoriet og anvendelse af disse laboratorieresultater til fjernmåling af Mars, " Dr. Michalski kommenterede, "Jiacheng har bygget på sit detaljerede arbejde med prøver fra Hainan Island for at vise, at lignende mineralogiske tendenser fandt sted i klipper på Mars."

Adjunkt Dr. Ryan MCKENZIE fra Research Division for Earth and Planetary Science er også imponeret over disse resultater. "Dette er et ret bemærkelsesværdigt studie med resultater, der vil have væsentlig indflydelse på, hvordan vi forstår den tidlige udvikling af jordiske planeter og deres overflademiljøer. Overgangen fra en reducerende til oxiderende atmosfære på Jorden for ~2,5 milliarder år siden var kun mulig, fordi eksistensen af ​​liv , da ilt er et affaldsprodukt af metaboliske processer som fotosyntese. Uden mikrober producerer ilt, det ville ikke samle sig i vores atmosfære, og vi kunne ikke være her. Selvom der bestemt er forskelle i de lokale forhold, Mars og Jorden har været udsat for i deres evolutionære historie, mit sind kan ikke lade være med at begynde at tænke på, hvad Jianchengs resultater kan betyde for en potentiel tidlig Mars-biosfære, " bemærkede Dr. McKenzie.

Da Kinas første mission til MarsTianwen-1 er i gang - er med succes ankommet i kredsløb om Mars den 10. februar og er indstillet på at lande på Mars i maj 2021, videnskabsmænd forbereder sig på et spændende år med Mars-udforskning og opdagelse. Dette arbejde viser, hvordan spektroskopi og fjernmåling fører til fundamentale opdagelser af væsentlig betydning for forståelsen af ​​Mars' historie. Når vi begynder at forstå Mars' ældste historie, forskere er klar til direkte at søge efter alle signaturer på, at liv engang kunne have eksisteret på oldtidens Mars, og HKU planlægger at være i centrum for dette store videnskabelige eventyr.