Czy na Marsie nadal zachodzą procesy wulkaniczne? Nowe dane z sondy ExoMars

Dane zebrane przez sondę ExoMars dostarczyły nowych przesłanek dotyczących aktywności geologicznej Czerwonej Planety. Naukowcy wykryli chlorowodór nad szczelinami na zboczach wulkanu Alba Mons. Wyniki badań sugerują, że aktywność wulkaniczna na Marsie może nie należeć wyłącznie do przeszłości, a wykryty gaz może być związany z procesami zachodzącymi pod powierzchnią planety.

Nowe dane z misji ExoMars

.Dane zebrane przez sondę ExoMars wskazują na obecność chlorowodoru nad szczelinami położonymi na zboczach jednego z marsjańskich wulkanów. Prof. Daniel Mege z Centrum Badań Kosmicznych (CBK) PAN uważa, że gaz może być związany z procesami wulkanicznymi. Jego zdaniem Mars nie jest geologicznie martwą planetą, lecz pozostaje uśpiony.

Prof. Mege, związany z CBK PAN oraz Uniwersytetem w Bernie w Szwajcarii, pełni funkcję naukowca interdyscyplinarnego misji ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Zespół badawczy przyjrzał się pomiarom wykonanym przez sondę w dolnych partiach marsjańskiej atmosfery. Rezultaty analiz opublikowano 4 listopada na łamach czasopisma „Science Advances”.

– Sonda zarejestrowała obecność chlorowodoru (HCl) w marsjańskiej atmosferze. Ten gaz, jak możemy przypuszczać, najprawdopodobniej pochodzi z komory magmowej znajdującej się pod powierzchnią, a więc w skorupie Marsa – tłumaczył prof. Mege.

Badacz podał również przybliżone stężenie tego związku. Wynosi ono około 2 ppbv (części na miliard objętościowo – ang. parts per billion by volume), co oznacza, że na miliard cząsteczek powietrza przypadają mniej więcej dwie cząsteczki chlorowodoru.

Skąd pochodzi chlorowodór w atmosferze Marsa?

.Jak zwrócił uwagę prof. Mege, choć na Marsie znajdują się największe wulkany w Układzie Słonecznym, obecnie nie stwierdzamy ich aktywności. Obszar, nad którym wykryto chlorowodór, znajduje się jednak w pobliżu spękań związanych z wulkanem Alba Mons, jednym z największych na Czerwonej Planecie pod względem powierzchni. Naukowiec przypomniał, że jego aktywność rozpoczęła się 3,7 mld lat temu i początkowo miała bardzo intensywny przebieg, lecz później stopniowo wygasła.

Według profesora nie ma jednak pewności, że marsjańskie wulkany należy uznać za całkowicie wygasłe. – Tak jest przynajmniej w miejscu, w którym zidentyfikowaliśmy HCl. Nasze odkrycia sugerują też, że wnętrze Marsa jest nadal gorące. Wcześniej, dzięki misji lądownika InSight (ang. Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) przeprowadzonej przez NASA, dowiedzieliśmy się, że w marsjańskiej skorupie występują czynniki sejsmiczne, które powodują jej deformację i pękanie. Teraz wiemy też, że jest tam wystarczająco dużo ciepła, by sądzić, że wewnątrz Czerwonej Planety nadal znajduje się płynna magma – ocenił prof. Mege.

Sezonowe zmiany i możliwe wyjaśnienia

.Naukowiec zaznaczył, że ilość chlorowodoru obecnego w atmosferze Marsa zmienia się w zależności od pory roku. Na półkuli północnej jego stężenie zazwyczaj jest najwyższe zimą, trwającą około 154 ziemskich dni, natomiast w okresie letnim gaz niemal całkowicie znika. Jednym z czynników wpływających na te zmiany jest, jak wyjaśnił ekspert, obieg pyłu i wody na Marsie. Pomiary wykazały jednak, że na początku lata nad szczelinami na stokach Alba Mons stężenie chlorowodoru jest podwyższone.

– Jedna z możliwych interpretacji jest taka, że zimą, gdy temperatura spada tam do ok. minus 120 st. C, otwory i szczeliny w skałach zatyka lód, więc HCl gromadzi się pod powierzchnią, jest też łatwo wychwytywany przez cząsteczki lodu. Kiedy temperatura wzrasta, zmarzlina wyparowuje przez sublimację, odblokowuje otwory w skałach i uwalnia gaz – opisywał prof. Mege.

Profesor przedstawił także inne możliwe wyjaśnienie zaobserwowanego zjawiska. Może ono wynikać z warunków, w jakich prowadzone są obserwacje. – Aby spektrometry mogły wykryć HCl, potrzeba czystej atmosfery, a taka pojawia się właśnie latem, kiedy spada ilość pyłu.

Za pomiary okresowego wzrostu stężenia chlorowodoru odpowiadają spektrometry podczerwieni należące do instrumentu Atmospheric Chemistry Suite (ACS), umieszczonego na pokładzie sondy TGO. Z kolei kamera stereoskopowa CaSSIS (ang. Colour and Stereo Surface Imaging System) zarejestrowała w okolicach Alba Mons świeże szczeliny oraz przebarwienia terenu.

Czy na Marsie mogły powstać warunki sprzyjające życiu?

.Prof. Mege zwrócił uwagę, że dalsze analizy obecności chlorowodoru w marsjańskiej atmosferze mogą dostarczyć również informacji związanych z możliwością istnienia życia na tej planecie w przeszłości. – Aktywny system magnetyczny, ciepło płynnej magmy i pewna ilość wody w skorupie sprawiają, że może powstać system hydrotermalny. A kominy hydrotermalne na dnie oceanów są uważane za jedno z najbardziej prawdopodobnych miejsc, gdzie narodziło się życie na Ziemi. Być może tak samo mogło to wyglądać na Marsie – zaznaczył.

Jak wyjaśnił badacz, do powstania życia konieczne są między innymi woda, odpowiednie ciśnienie i związki chemiczne, wśród nich „cegiełki życia”, czyli zasady azotowe wchodzące w skład DNA i RNA. Ich źródłem mogą być na przykład meteoryty. – Ale to nie wystarczy. Potrzeba również czasu, by zbudować cząsteczki niezbędne do powstania życia i utrzymania stabilnych, sprzyjających mu warunków być może przez miliony lat – stwierdził badacz.

Kolejne obserwacje i badania laboratoryjne

.Prof. Daniel Mege zapowiedział, że w CBK PAN będzie kierował kolejnym projektem finansowanym przez Narodowe Centrum Nauki. Jednym z jego celów będzie dokładniejsze poznanie przyczyn sezonowych zmian stężenia chlorowodoru w atmosferze Marsa. – Chcemy zdobyć więcej danych, ponieważ te, które opublikowaliśmy w artykule, dotyczą ośmiu wykrytych sygnałów HCl w atmosferze. Wszystkie są spójne, błąd pomiaru jest niewielki, ale to tylko osiem pomiarów o charakterze lokalnym. Potrzebujemy więc wielu kolejnych lat na orbicie, aby uzupełnić te informacje i sprawdzić, czy obecność chlorowodoru zawsze wiąże się ze zjawiskami wulkanicznymi lub deformacjami tektonicznymi – podkreślił naukowiec misji ExoMars TGO.

Profesor poinformował również o kolejnych obserwacjach, które dostarczyły potwierdzenia dla tej hipotezy. Nie znalazły się one jednak w publikacji w „Science Advances”, ponieważ wyniki dotarły do zespołu już po zakończeniu przygotowywania artykułu do druku.

W ramach nowego przedsięwzięcia naukowcy planują jeszcze w tym roku wykonać serię doświadczeń laboratoryjnych. Będą między innymi badać, jak chlorowodór uwalniany z magmy reaguje z podłożem zawierającym dużo lodu, zanim przedostanie się do atmosfery. Zgodnie z opisem projektu wyniki eksperymentów mają pomóc w opracowaniu wiarygodnego mechanizmu przenikania gazów wulkanicznych. Pozwolą również sprawdzić, czy Mars może być czwartym skalistym ciałem Układu Słonecznego, na którym zachodzi aktywność wulkaniczna. Pozostałe trzy to Ziemia, księżyc Jowisza Io oraz Wenus.

– Mam nadzieję, że pewnego dnia, gdy będziemy dysponować licznymi danymi eksperymentalnymi i obserwacjami, zrozumiemy, co naprawdę dzieje się na Marsie – podsumował prof. Daniel Mege.

Anna Bugajska/PAP/WcN