Зниклу марсіанську атмосферу знайшли в кілометровому шарі глини

Марс не завжди був холодний і сухий, як зараз. Дедалі більше фактів свідчить, що мільярди років тому там текли водні потоки. Отже, була щільна атмосфера, що створює парниковий ефект і підтримує воду в рідкому стані. Приблизно 3,5 мільярда років тому вода зникла, газова оболонка суттєво порідшала. Чому? Відповідь буквально лежить на поверхні, з’ясували американські геологи.

Вчені з Массачусетського технологічного інституту (США) запропонували шукати сліди зниклої атмосфери у глинистих мінералах марсіанської кори. Як випливає зі статті, опублікованої в журналі Science Advances, вода з поверхні проникала крізь гірські породи і запускала в них ланцюг хімічних реакцій, що витягають вуглекислий газ з атмосфери і перетворюють його на метан. А ця органічна сполука може довго зберігатися в глинистих мінерах. 

Схожі процеси йдуть у деяких регіонах Землі. Вчені перевірили, чи можливе таке у марсіанських умовах. Вони визначили скільки глини знаходиться на планеті. Виявилося, її обсягу достатньо, щоб перетворити та утримувати до 1,7 бару діоксиду вуглецю. Це приблизно 80 відсотків початкової атмосфери планети. Не виключено, що людство навчиться видобувати цей газ, щоб виготовляти з нього паливо для майбутніх космічних місій. 

«Використовуючи геологічні дані, ми показали, що на Марсі, ймовірно, йшли схожі процеси. Певна кількість атмосферного CO₂ могла піти на синтез метану та опинитися у глинах. Цей метан, можливо, й досі там. Це майбутнє джерело енергії на планеті», — пояснив один з авторів статті, професор геології Олівер Ягутц. 

Ягутц разом із колегою Джошуа Мюрреєм вивчали глинистий мінерал смектит, який завдяки своїй шаруватій будові служить чудовою пасткою для вуглецю. Схований у складках однієї частки смектиту газ може утримуватися протягом мільярдів років. 

Вчені показали, що Землі мінерал утворюється внаслідок тектонічної активності. Опинившись на поверхні, він починає витягувати CO₂ з атмосфери та утримувати його, що призводить до похолодання протягом мільйонів років. 

Наступним кроком дослідників стало вивчення карти поверхні Марса: вони побачили, що вона вкрита смектитовими глинами. Тоді й спала на думку ідея, що він міг служити сховищем вуглецю, як на Землі. 

На Марсі не виявлено слідів плитної тектоніки – принаймні сучасної. Звідки там взятися смектиту? Згідно з дистанційними спостереженнями деякі області марсіанської кори містять ультраосновні магматичні породи. На Землі їхнє вивітрювання призводить до утворення смектитів. Те саме могло відбуватися на Червоній планеті в епоху, коли по ній текли річки з розгалуженими притоками. 

Щоб це довести, вчені змоделювали реакції ультраосновних порід з водою, як це відбувається на Землі. Потім у цю модель заклали дані про марсіанські магматичні породи, багаті на мінерал олівін. 

«Ми розглядали період, коли на Марсі CO₂ був усюди, у тому числі у воді, що просочувалася через породи», — уточнив Мюррей. 

Протягом мільярдів років вода повільно реагувала з олівіном, що містить відновлене залізо. Кисень, що міститься у воді, зв’язував його, виходило окислене залізо, яке і додало планеті червоного кольору. Звільнений водень з’єднувався з вуглекислим газом у воді, у результаті утворювався метан (CH₄). Згодом олівін заміщався серпентином, а той, своєю чергою, перетворювався на смектит. 

За оцінками, поверхня Марсу покрита шаром смектитових глин потужністю 1100 метрів. Цього достатньо, щоб утримувати обсяг метану, еквівалентний більшій частині вуглекислого газу зі зниклої атмосфери.