Łazik Curiosity pomaga zrozumieć czemu Mars stał się niezdatny do zamieszkania

Należący do NASA łazik Curiosity, obecnie badający krater Gale na Marsie, dostarczył nowych szczegółów na temat tego, jak starożytny marsjański klimat przeszedł od potencjalnie odpowiedniego do życia, zawierającego ciekłą wodę, do powierzchni, która jest niegościnna dla życia.

Łazik Curiosity

.Chociaż Mars jest dziś mroźny i wrogi dla życia, roboty, które go badają szukają wskazówek, czy mógł ona wspierać życie w odległej przeszłości. Naukowcy z NASA wykorzystali instrumenty na pokładzie Curiosity do pomiaru składu izotopowego minerałów bogatych w węgiel (węglanów) znalezionych w kraterze Gale i odkryli nowe spojrzenie na to, jak zmieniał się starożytny klimat Czerwonej Planety. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie w Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Wartości izotopowe tych węglanów wskazują na ekstremalne ilości parowania, co sugeruje, że węglany te prawdopodobnie powstały w klimacie, który mógł wspierać tylko przejściową wodę w stanie ciekłym. Nasze próbki nie są zgodne ze starożytnym środowiskiem z życiem (biosferą) na powierzchni Marsa, chociaż nie wyklucza to możliwości istnienia podziemnej biosfery lub biosfery powierzchniowej, która rozpoczęła się i zakończyła przed utworzeniem tych węglanów” – mówi David Burtt z Goddard Space Flight Center NASA w Greenbelt.

Izotopy to wersje pierwiastka o różnych masach. Gdy woda wyparowała, lekkie wersje węgla i tlenu miały większe szanse na ucieczkę do atmosfery, podczas gdy ciężkie odmiany pozostawały częściej, gromadząc się w większych ilościach i w tym przypadku zostały ostatecznie włączone do skał węglanowych.

Badacze byli zainteresowani węglanami ze względu na ich udowodnioną zdolność do działania jako zapisy klimatyczne. Minerały te mogą zachować sygnatury środowisk, w których powstały, w tym temperaturę i kwasowość wody oraz skład atmosfery.

Jak Mars stał się niezdatny do zamieszkania?

.W nowym badaniu, naukowcy zaproponowali dwa mechanizmy powstawania węglanów znalezionych w Gale. W pierwszym scenariuszu powstawały one w wyniku serii cykli mokro-suchych w kraterze Gale. W drugim, węglany powstały w bardzo zasolonej wodzie w zimnych, lodotwórczych (kriogenicznych) warunkach w kraterze.

„Te mechanizmy formowania reprezentują dwa różne warunki klimatyczne, które mogą przedstawiać różne scenariusze możliwości Marsa na podtrzymanie życia. Cykl mokro-suchy wskazywałby na przejście między środowiskami bardziej i mniej nadającymi się do zamieszkania, podczas gdy temperatury kriogeniczne na średnich szerokościach geograficznych Marsa wskazywałyby na środowisko mniej nadające się do zamieszkania, w którym większość wody jest zamknięta w lodzie i niedostępna dla chemii lub biologii, a to, co tam jest, jest wyjątkowo słone i nieprzyjemne dla życia” – twierdzi Jennifer Stern z NASA.

Zdaniem badaczy, te scenariusze klimatyczne dla starożytnego Marsa były proponowane już wcześniej, w oparciu o obecność niektórych minerałów, modelowanie w skali globalnej i identyfikację formacji skalnych. Ten wynik jest pierwszym, który dodaje dowody izotopowe z próbek skał na poparcie tych możliwości.

Wartości ciężkich izotopów w marsjańskich węglanach są znacznie wyższe niż te obserwowane na Ziemi dla minerałów węglanowych i są najcięższymi wartościami izotopów węgla i tlenu zarejestrowanymi dla jakichkolwiek materiałów z Marsa. Jak wskazują astronomowie, zarówno wilgotno-suchy, jak i zimno-słony klimat są wymagane do tworzenia węglanów, które są tak wzbogacone w ciężki węgiel i tlen.

„Fakt, że te wartości izotopów węgla i tlenu są wyższe niż cokolwiek innego zmierzonego na Ziemi lub Marsie wskazuje, że proces (lub procesy) został doprowadzony do ekstremum. Podczas gdy parowanie może powodować znaczące zmiany w izotopach tlenu na Ziemi, zmiany zmierzone w tym badaniu były dwa do trzech razy większe. Oznacza to dwie rzeczy: po pierwsze wystąpił ekstremalny stopień parowania, który sprawił, że te wartości izotopów były tak ciężkie, oraz drugie, te cięższe wartości zostały zachowane, więc wszelkie procesy, które stworzyłyby lżejsze wartości izotopów, musiały być znacznie mniejsze” – zaznacza Burtt.

Odkrycia dokonano za pomocą instrumentów Sample Analysis at Mars (SAM) i Tunable Laser Spectrometer (TLS) na pokładzie łazika Curiosity. SAM podgrzewa próbki do prawie prawie 900 stopni Celsjusza, a TLS jest następnie wykorzystywany do analizy gazów wytwarzanych podczas tej fazy ogrzewania.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG