Когда-то Марс не был столь же холодным и безводным, как сегодня. Растет число свидетельств того, что миллиарды лет назад по его поверхности протекали водные потоки. Это указывает на наличие плотной атмосферы, которая создавала парниковый эффект и поддерживала воду в жидком состоянии. Около 3,5 миллиарда лет назад вода пропала, а газовая оболочка значительно истончилась. Причина этого явления, по мнению американских геологов, очевидна.
Исследователи из Массачусетского технологического института (США) предлагают искать остатки исчезнувшей атмосферы Марса, анализируя глинистые минералы, входящие в состав марсианской коры. Согласно опубликованной статье, опубликованной в журнале Science Advances, вода, проникая через горные породы, инициировала химические процессы, в ходе которых углекислый газ из атмосферы извлекался и превращался в метан. Данное органическое соединение способно длительное время удерживаться в глинистых отложениях.
Аналогичные процессы наблюдаются в отдельных регионах нашей планеты. Исследователи изучили возможность их протекания в марсианских условиях. В ходе исследований было установлено количество глины, присутствующей на планете. Выяснилось, что ее запасов достаточно для преобразования и удержания до 1,7 бара диоксида углерода, что составляет приблизительно 80 процентов первоначальной атмосферы Марса. Существует вероятность того, что люди смогут извлекать этот газ с целью получения топлива для будущих космических полетов.
«Используя геологические данные, мы продемонстрировали, что на Марсе, вероятно, происходили аналогичные процессы. Определенное количество атмосферного CO 2 могло пойти на синтез метана и оказаться в глинах. Этот метан, возможно, до сих пор там. Это будущий источник энергии на планете», — пояснил один из авторов статьи, профессор геологии Оливер Ягутц.
Ягутц и Джошуа Мюррей исследовали смектит, глинистый минерал с уникальной слоистой структурой, позволяющей ему эффективно удерживать углерод. Газ, заключенный в складках одной частицы смектита, способен сохраняться на протяжении миллиардов лет.
Ученые продемонстрировали, что тектонические процессы приводят к образованию минералов на Земле. После того как эти минералы попадают на поверхность, они начинают поглощать CO 2 из атмосферы и удерживать его, что приводит к похолоданиям на протяжении миллионов лет.
Изучение карты поверхности Марса стало следующим этапом работы исследователей, и они обнаружили, что она покрыта смектитовыми глинами. Это натолкнуло их на мысль о том, что Марс мог бы служить резервуаром углерода, подобно тому, как это происходит на Земле.
На Марсе не зафиксировано признаков современной плитной тектоники. Однако, согласно данным дистанционного зондирования, некоторые участки марсианской коры состоят из ультраосновных магматических пород. На Земле их выветривание приводит к формированию смектитов, и аналогичный процесс мог происходить на Красной планете в период, когда по её поверхности текли реки с многочисленными притоками.
Для подтверждения этой гипотезы исследователи воспроизвели взаимодействие ультраосновных магматических пород с водой, аналогичное земным процессам. В дальнейших расчетах они использовали информацию о марсианских магматических породах, характеризующихся высоким содержанием минерала оливина.
«Мы рассматривали период, когда на Марсе CO2 присутствовал повсюду, в том числе в воде, просачивавшейся через породы», — уточнил Мюррей.
В течение миллиардов лет вода постепенно взаимодействовала с оливином, содержащим железо в восстановленной форме. Кислород, присутствующий в воде, связывал это железо, образуя окисленное железо, которое и обусловило красный цвет планеты. Выделившийся водород реагировал с углекислым газом, растворенным в воде, приводя к образованию метана (CH 4). В процессе выветривания оливин постепенно заменялся серпентином, который затем трансформировался в смектит.
Согласно оценкам, слой смектитовых глин, покрывающих поверхность Марса, имеет мощность 1100 метров. Такой объем способен удерживать количество метана, равное большей части углекислого газа, который содержался в исчезнувшей атмосфере планеты.