Může to být běžné, ale uhlík může mít obrovský dopad na utváření a vývoj atmosféry planety. Podle nové studie ve sborníku Národní akademie věd, kdyby Mars pustil většinu dodávek uhlíku jako metan, pravděpodobně by byl dostatečně temperamentní, aby způsobil tvorbu tekuté vody. Jak uhlík v zajetí uniká prostřednictvím magmatu bohatého na železo, nám nabízí zásadní vodítka ohledně role, kterou hraje v „časném atmosférickém vývoji na Marsu a dalších suchozemských tělech“.
Zatímco atmosféra planety je její vnější vrstva, má začátky hluboko pod ní. Během formování planety se plášť - vrstva mezi jádrem planety a horní kůrou - při tavení vytváří magma, aby zaplavil podpovrchový uhlík. Když viskózní magma stoupá vzhůru k povrchu, tlak se snižuje a uhlík v zajetí se uvolňuje jako plyn. Jako příklad lze uvést, že uhlík Země v zajetí je zapouzdřen v magmatu jako uhličitan a jeho uvolňovaným plynem je oxid uhličitý. Jak víme, oxid uhličitý je „skleníkový plyn“, který umožňuje naší planetě absorbovat teplo ze Slunce. Proces uvolňování uhlíku v zajetí na jiných planetách - a jeho následné skleníkové účinky - však není dobře pochopen.
"Víme, že uhlík přechází z pevného pláště do tekutého magmatu, z kapaliny do plynu a poté ven," řekl Alberto Saal, profesor geologických věd na Brownovi a jeden z autorů studie. "Chceme pochopit, jak různé druhy uhlíku, které se vytvářejí v podmínkách, které jsou relevantní pro planetu, ovlivňují přenos."
Díky nové studii, která zahrnovala také vědce z Northwestern University a Carnegie Institution of Washington, jsme schopni se blíže podívat na procesy uvolňování dalších suchozemských plášťů, jako jsou ty, které se nacházejí na Měsíci, Marsu a podobných tělech. . Zde je zachycený uhlík v magmatu vytvořen jako karbonyl železa - poté uniká jako metan a oxid uhelnatý. Stejně jako oxid uhličitý mají oba tyto plyny obrovský potenciál jako skleník.
Tým spolu s Malcolmem Rutherfordem z Brownem, Stevenem Jacobsenem ze severozápadu a Erikem Hauriem z Carnegieho instituce dospěli k některým významným závěrům o rané vulkanické historii Marsu. Pokud by se řídila teorií uhlí v zajetí, mohla by velmi dobře uvolnit dostatek methanového plynu, aby udržovala Rudou planetu v teple a útulnosti. K tomu však nedošlo „způsobem podobným Zemi“. Zde náš plášť podporuje stav známý jako „kyslíková fugacita“ - objem volného kyslíku, který je k dispozici pro reakci s jinými prvky. I když máme vysokou míru, těla jako ranný Mars a Měsíc jsou ve srovnání chudá.
Nyní začíná hrát skutečná vědecká část. Vědci experimentovali s vulkanickým čedičem, který se těsně shoduje s těmi, které se nacházejí na Marsu i na Měsíci. Prostřednictvím různých tlaků, teplot a kyslíkových fugacit se vulkanická hornina roztavila a studovala se spektrometrem. To vědcům umožnilo určit, kolik uhlíku bylo absorbováno a jakou formu to přijalo. Jejich zjištění? Při nízkých koncentracích kyslíku měl uhlík v zajetí podobu karbonylu železa a při nízkém tlaku se karbonyl železa uvolňoval jako oxid uhelnatý a metan.
"Zjistili jsme, že v magmatu můžete při nízkém obsahu kyslíku rozpustit více uhlíku, než se dříve myslelo," řekla Diane Wetzel, studentka Brownova studia a hlavní autorka studie. "To hraje velkou roli při odplyňování planetárních interiérů a v tom, jak to ovlivní vývoj atmosféry v různých planetárních tělech."
Jak víme, Mars má historii sopečnosti a takové studie znamenají, že velká množství metanu musela být jednou uvolněna prostřednictvím přenosu uhlíku. Mohlo by to vyvolat skleníkový efekt? Je to úplně možné. Koneckonců, metan v rané atmosféře může mít velmi dobře podporované podmínky dostatečně teplé, aby umožnily kapalné vodě tvořit se na povrchu.
Možná i natolik, aby se spojily…
Původní zdroj příběhu: Brown University News Release.
