Новые данные о ранней атмосфере Марса указывают на влажную планету, способную поддерживать жизнь

Новое исследование, опубликованное в Earth and Planetary Science Letters, предполагает, что Марс сформировался влажным, с плотной атмосферой, допускающей существование теплых и даже горячих океанов в течение миллионов лет. Для этого вывода ученые создали первую модель эволюции марсианской атмосферы, связывающую высокие температуры, связанные с образованием планеты в расплавленном состоянии, с формированием первых океанов и атмосферы.

Ключевые выводы модели:

• Как и на современной Земле, водяной пар в атмосфере раннего Марса концентрировался в нижних слоях, а верхняя атмосфера была «сухой», так как пар конденсировался в облака на более низких высотах.
• Молекулярный водород (H₂), в отличие от воды, не конденсировался и транспортировался в верхние слои атмосферы, откуда улетучивался в космос.
• Этот вывод позволяет напрямую связать модель с измерениями марсохода Curiosity (Mars Science Laboratory).

Данные и их объяснение:

Исследование основано на анализе соотношения дейтерия к водороду (D/H) в марсианских образцах (метеоритах и пробах с Curiosity).

• Марсианские метеориты (магматические породы из недр планеты) имеют D/H соотношение, сходное с земными океанами. Это указывает на общий источник воды для обеих планет в ранней Солнечной системе.
• Curiosity измерил D/H в древней (3 млрд лет) глине на поверхности Марса и обнаружил значение примерно в 3 раза выше, чем в земных океанах. Это означает, что к тому времени поверхностная вода (гидросфера) Марса значительно обогатилась дейтерием.
• Единственный известный процесс, вызывающий такое обогащение, — преимущественная потеря более легкого изотопа водорода (H) в космос.

Роль плотной водородной атмосферы:

Модель показывает, что если атмосфера раннего Марса была богата H₂ и в 1000+ раз плотнее современной, то поверхностные воды естественным образом обогащались дейтерием в 2–3 раза относительно недр, что воспроизводит наблюдения. Дейтерий предпочитает оставаться в молекуле воды, в то время как молекулярный водород (H₂) захватывает обычный водород и уходит из верхних слоев атмосферы.

Значение для поиска жизни:

Плотная, богатая H₂ атмосфера является сильным парниковым газом, что могло поддерживать стабильные теплые океаны на поверхности Марса миллионы лет. Такие восстановительные (H₂-богатые) атмосферы, как показывают эксперименты с середины XX века, благоприятствуют образованию пребиотических молекул, важных для возникновения жизни. Это делает ранний Марс, по меньшей мере, не менее перспективным местом для зарождения жизни, чем ранняя Земля.