Μπορεί να είναι κοινό, αλλά ο άνθρακας θα μπορούσε να έχει τεράστιο αντίκτυπο στο σχηματισμό και την εξέλιξη της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη. Σύμφωνα με μια νέα μελέτη στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, εάν ο Άρης εγκαταλείψει την πλειονότητα του εφοδιασμού με άνθρακα ως μεθάνιο, πιθανότατα θα ήταν αρκετά συγκρατημένο ώστε να προκαλέσει σχηματισμό υγρού νερού. Ακριβώς πώς ο δεσμευμένος άνθρακας δραπετεύει μέσω μάγματος πλούσιου σε σίδηρο, μας προσφέρει ζωτικές ενδείξεις για το ρόλο που διαδραματίζει στην «πρώιμη ατμοσφαιρική εξέλιξη στον Άρη και σε άλλα επίγεια σώματα».
Ενώ η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη είναι το εξωτερικό του στρώμα, έχει τις αρχές του πολύ κάτω. Κατά τον σχηματισμό ενός πλανήτη, ο μανδύας - ένα στρώμα μεταξύ του πυρήνα του πλανήτη και του άνω φλοιού - κολλάει στον άνθρακα κάτω από την επιφάνεια όταν λιώνει για να δημιουργήσει μάγμα. Όταν το ιξώδες μάγμα ανεβαίνει προς τα πάνω στην επιφάνεια, η πίεση μειώνεται και ο δεσμευμένος άνθρακας απελευθερώνεται ως αέριο. Για παράδειγμα, ο δεσμευμένος άνθρακας της Γης εγκλωβίζεται σε μάγμα ως ανθρακικό και το απελευθερούμενο αέριο του είναι διοξείδιο του άνθρακα. Όπως γνωρίζουμε, το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα «αέριο θερμοκηπίου» που επιτρέπει στον πλανήτη μας να απορροφά θερμότητα από τον Ήλιο. Ωστόσο, η διαδικασία απελευθέρωσης του δεσμευμένου άνθρακα σε άλλους πλανήτες - και τα επακόλουθα αποτελέσματα του θερμοκηπίου - δεν είναι καλά κατανοητή ..
«Γνωρίζουμε ότι ο άνθρακας πηγαίνει από το στερεό μανδύα στο υγρό μάγμα, από το υγρό στο αέριο και μετά βγαίνει», δήλωσε ο Alberto Saal, καθηγητής γεωλογικών επιστημών στο Brown και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Θέλουμε να καταλάβουμε πώς επηρεάζουν τη μεταφορά τα διαφορετικά είδη άνθρακα που σχηματίζονται στις συνθήκες που σχετίζονται με τον πλανήτη».
Χάρη στη νέα μελέτη, η οποία περιελάμβανε επίσης ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern και το Ίδρυμα Carnegie της Ουάσιγκτον, είμαστε σε θέση να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις διαδικασίες απελευθέρωσης για άλλους χερσαίους μανδύες, όπως αυτές που βρέθηκαν στη Σελήνη, τον Άρη και παρόμοια σώματα . Εδώ ο δεσμευμένος άνθρακας στο μάγμα σχηματίζεται ως καρβονύλιο σιδήρου - και στη συνέχεια δραπετεύει ως μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Όπως το διοξείδιο του άνθρακα, και τα δύο αυτά αέρια έχουν τεράστιο δυναμικό όπως το θερμοκήπιο.
Η ομάδα, μαζί με τον Malcolm Rutherford από το Brown, τον Steven Jacobsen από το Northwestern και τον Erik Hauri από το Carnegie Institution, κατέληξαν σε ορισμένα σημαντικά συμπεράσματα σχετικά με την πρώιμη ηφαιστειακή ιστορία του Άρη. Εάν ακολουθούσε τη θεωρία δεσμευμένου άνθρακα, θα μπορούσε να έχει απελευθερώσει αρκετά καλά αέρια μεθανίου για να διατηρήσει τον Κόκκινο Πλανήτη ζεστό και άνετο. Ωστόσο, δεν συνέβη με «γήινο» τρόπο. Εδώ ο μανδύας μας υποστηρίζει μια κατάσταση που είναι γνωστή ως «οξυγόνο» - ο όγκος του ελεύθερου οξυγόνου που διατίθεται για αντίδραση με άλλα στοιχεία. Ενώ έχουμε υψηλό ποσοστό, συγκρίσιμα σώματα όπως ο πρώτος Άρης και η Σελήνη είναι φτωχά.
Τώρα το πραγματικό επιστημονικό μέρος μπαίνει στο παιχνίδι. Προκειμένου να ανακαλύψουν πώς μια χαμηλότερη ταχύτητα οξυγόνου επηρεάζει τη «μεταφορά άνθρακα», οι ερευνητές πειραματίστηκαν με ηφαιστειακό βασάλτη που ταιριάζει πολύ με εκείνους που βρίσκονται τόσο στον Άρη όσο και στη Σελήνη. Μέσα από διάφορες πιέσεις, θερμοκρασίες και οξυγόνο, ο ηφαιστειακός βράχος τήχθηκε και μελετήθηκε με φασματόμετρο. Αυτό επέτρεψε στους επιστήμονες να προσδιορίσουν πόσο απορροφήθηκε άνθρακας και ποια μορφή πήρε. Τα ευρήματά τους; Σε χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου, ο δεσμευμένος άνθρακας πήρε τη μορφή καρβονυλίου σιδήρου και σε χαμηλή πίεση το καρβονύλιο σιδήρου απελευθερώθηκε ως μονοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο.
«Βρήκαμε ότι μπορείτε να διαλύσετε στο μάγμα περισσότερο άνθρακα με χαμηλή ταχύτητα οξυγόνου από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως», δήλωσε η Diane Wetzel, απόφοιτος του Brown και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Αυτό παίζει μεγάλο ρόλο στην απαέρωση των πλανητικών εσωτερικών χώρων και στο πώς αυτό θα επηρεάσει τότε την εξέλιξη της ατμόσφαιρας σε διαφορετικά πλανητικά σώματα».
Όπως γνωρίζουμε, ο Άρης έχει μια ιστορία ηφαιστείου και μελέτες όπως αυτό σημαίνει ότι μεγάλες ποσότητες μεθανίου πρέπει κάποτε να είχαν απελευθερωθεί μέσω μεταφοράς άνθρακα. Θα μπορούσε αυτό να έχει προκαλέσει ένα φαινόμενο του θερμοκηπίου; Είναι απολύτως δυνατό. Σε τελική ανάλυση, το μεθάνιο σε μια πρώιμη ατμόσφαιρα μπορεί να έχει υποστηρίξει συνθήκες αρκετά ζεστές ώστε να επιτρέψει τη δημιουργία υγρού νερού στην επιφάνεια.
Ίσως ακόμη και αρκετά για να συγκεντρώσετε…
Πρωτότυπη ιστορία Πηγή: Δελτίο ειδήσεων Brown University
