Ile wody pozostało po dawnych marsjańskich oceanach? Być może większość

"Ucieczka atmosferyczna nie wyjaśnia w pełni, gdzie podziała się ilość wody, która według naszych danych kiedyś istniała na Marsie" – podkreśla doktorantka Politechniki Kalifornijskiej (California Institute of Technology), Eva Scheller, główna współautorka opublikowanych na początku kwietnia br. wyników badań (w prestiżowym periodyku Science). Według obowiązujących ustaleń, przed miliardami lat Czerwona Planeta znacznie bardziej przypominała Ziemię. Według widocznych do dziś śladów zbiorników wodnych i spływu wód, na Marsie istniały rozległe akweny: jeziora, strumienie i głębokie oceany. Jeszcze 4-3,7 mld lat temu wody mogło być tyle, że lokalny ocean osiągałby głębokości nawet 1500 metrów.

Naukowcy ocenili najpierw zakładaną ilość wody na Marsie w tamtym czasie, we wszystkich formach i stanach skupienia (para, ciecz i lód), zestawiając te dane z informacjami o składzie chemicznym obecnej atmosfery i skorupy planety (m.in. na podstawie analizy meteorytów oraz danych dostarczonych przez łaziki i orbitery marsjańskie). Zwrócono przy tym szczególną uwagę na relację nagromadzenia różnych izotopów wodoru - głównie pod kątem ilości deuteru (ciężkiego wodoru) względem protu (pospolitego, lżejszego atomu wodoru). Zdecydowana większość atomów wodoru ma tylko jeden proton w jądrze atomowym, a tylko ok. 0,02 proc. występuje w postaci deuteru, który w jądrze ma proton i neutron.

Lżejszy wodór szybciej ucieka w kosmos niż jego cięższy odpowiednik. Stąd, przy założeniu masowego umykania podstawowego wodoru w kosmos, na Marsie powinna pozostać zwiększona relatywna ilość deuteru. Temu jednak ma przeczyć obserwowana obecnie skala występowania obu tych izotopów w marsjańskich skałach i atmosferze.

Porównując poziomy lżejszych atomów wodoru (protu) i cięższych atomów deuteru w próbkach marsjańskich, naukowcy oszacowali, ile zwykłego wodoru mogła utracić Czerwona Planeta w jednostce czasu. Ponieważ każda cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu, szacunki zaniku wodoru na Marsie łączą się z tym, ile wody zniknęło, gdy promieniowanie słoneczne rozbiło ją na Czerwonej Planecie na cząsteczki wodoru i tlenu. "Cała ta woda została dość wcześnie odseparowana i potem nigdy nie wypłynęła" – wskazuje Eva Scheller.

W ramach najnowszych badań amerykańscy naukowcy wyliczyli, że reakcje chemiczne mogły doprowadzić do tego, że nawet "30–99 proc. wody pozostało na planecie" - w postaci związanej przez minerały skorupy planetarnej. Reszta uległa rozproszeniu w kosmos, co powinien odzwierciedlać stosunek wodoru do deuteru obserwowany obecnie na Marsie. "Ucieczka z atmosfery wyraźnie odegrała rolę w zmniejszeniu zasobów wody na Marsie, jednak odkrycia misji marsjańskich z ostatniej dekady wskazują na to, że istniał tam ogromny rezerwuar starożytnych uwodnionych minerałów, których formowanie z pewnością zmniejszyło dostępność wody z biegiem czasu" – tłumaczy Bethany Ehlmann, profesor planetologii i zastępca dyrektora Instytutu Badań Kosmicznych im. Kecka.

Kiedy woda wchodzi w interakcję ze skałą, chemiczne wietrzenie tworzy gliny i minerały, które zawierają wodę jako część ich struktury. Taki proces zachodzi na Ziemi, ale i na Marsie. Ponieważ Ziemia jest aktywna tektonicznie, tworzy się nowa skorupa na granicach płyt, zwracając wodę i inne cząsteczki z powrotem do atmosfery. Mars jest w większości nieaktywny tektonicznie, więc cykl odtwarzania wody nie zachodzi.

Naukowcy czekają teraz na wyniki, które przekaże łazik Perseverance umieszczony w lutym br. na Marsie przez NASA. Jednym z jego zadań jest pomoc w doprecyzowaniu szacunków, ile wody faktycznie zostało na Czerwonej Planecie. Badania, które opierały się na danych z meteorytów, obserwacji astronomicznych, zobrazowań z próbników międzyplanetarnych, a także składników analizowanych in situ przez łaziki na Marsie. "Pokazały one, jak ważne jest badanie Czerwonej Planety na wiele różnych sposobów" – mówi Eva Scheller.

Źródło: NASA/Newseria