Marte está cubierto por una atmósfera delgada, en su mayoría de dióxido de carbono, una que es demasiado delgada para evitar que grandes cantidades de agua en la superficie del planeta se sublimen o se evaporen. Pero muchos investigadores han sugerido que el planeta estuvo envuelto una vezuna atmósfera muchas veces más espesa que la de la Tierra. Durante décadas, la pregunta "¿A dónde se fue todo el carbono?"
Ahora, un equipo de científicos de Caltech y JPL cree que tienen una respuesta posible. Los investigadores sugieren que hace 3.800 millones de años, Marte podría haber tenido solo una atmósfera moderadamente densa. Identificaron un proceso fotoquímico que podría haber ayudado tan tempranola atmósfera evoluciona hacia la delgada actual sin crear el problema de la "falta" de carbono y de una manera que sea consistente con las mediciones isotópicas de carbono existentes.
Los científicos describen sus hallazgos en un artículo que aparece en la edición del 24 de noviembre de la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"Con este nuevo mecanismo, todo lo que sabemos sobre la atmósfera marciana ahora se puede reconstruir en una imagen coherente de su evolución", dice Renyu Hu, un erudito postdoctoral en JPL, un visitante en ciencias planetarias en Caltech, y dirigeautor del artículo
Al considerar cómo la atmósfera marciana temprana pudo haber pasado a su estado actual, existen dos posibles mecanismos para la eliminación del exceso de dióxido de carbono CO 2 .O el CO 2 se incorporó a minerales en rocas llamadas carbonatos o se perdió en el espacio.
Un estudio reciente separado escrito por Bethany Ehlmann, profesora asistente de ciencia planetaria y científica investigadora del JPL, utilizó datos de varios satélites en órbita de Marte para inventariar rocas carbonatadas, mostrando que no hay suficientes carbonatos en el kilómetro superior de la corteza paracontienen el carbono faltante de una atmósfera temprana muy espesa que podría haber existido hace unos 3.800 millones de años.
Para estudiar el escenario de escape al espacio, los científicos examinan la proporción de carbono 12 y carbono 13, dos isótopos estables del elemento carbono que tienen el mismo número de protones en sus núcleos pero diferentes números de neutrones, y por lo tantomasas diferentes. Debido a que varios procesos pueden cambiar las cantidades relativas de esos dos isótopos en la atmósfera, "podemos usar estas mediciones de la relación en diferentes puntos en el tiempo como una huella digital para inferir exactamente lo que sucedió a la atmósfera marciana en el pasado".dice Hu
Para establecer un punto de partida, los investigadores utilizaron mediciones de la relación de isótopos de carbono en meteoritos marcianos que contienen gases que se originaron en las profundidades del manto del planeta. Debido a que las atmósferas se producen por la desgasificación del manto a través de la actividad volcánica, estas mediciones proporcionan información sobre elrelación isotópica de la atmósfera marciana original.
Luego, los científicos compararon esos valores con las mediciones isotópicas de la atmósfera marciana actual recolectada recientemente por el rover Curiosity de la NASA. Esas mediciones muestran que la atmósfera está inusualmente enriquecida en carbono 13.
Anteriormente, los investigadores pensaron que la principal forma en que el carbono marciano se expulsaría al espacio era a través de un proceso llamado pulverización catódica, que implica interacciones entre el viento solar y la atmósfera superior. La pulverización provoca algunas partículas, un poco más del carbono-12 más ligeroque el carbono 13 más pesado, para escapar por completo de Marte, pero este efecto es pequeño. Por lo tanto, tenía que haber algún otro proceso en funcionamiento.
Ahí es donde entra el nuevo mecanismo. En el estudio, los investigadores describen un proceso que comienza con una partícula de luz ultravioleta del sol que golpea una molécula de CO 2 en la atmósfera superior. Esa molécula absorbe la energía del fotón y se divide en monóxido de carbono CO y oxígeno. Luego, otra partícula ultravioleta golpea el CO, haciendo que se disocie en carbono atómico C y oxígeno. Algunos átomos de carbono producidos ende esta manera, tiene suficiente energía para escapar de la atmósfera, y el nuevo estudio muestra que el carbono 12 tiene muchas más probabilidades de escapar que el carbono 13.
Modelando los efectos a largo plazo de este mecanismo de fotodisociación ultravioleta junto con la liberación de gas volcánico, pérdida por pulverización catódica y pérdida por formación de roca carbonatada, los investigadores descubrieron que era muy eficiente en términos de enriquecimiento de carbono 13 en la atmósfera.Por las limitaciones isotópicas, pudieron calcular que la atmósfera hace 3.800 millones de años podría haber tenido la presión de la Tierra o menos en la mayoría de los escenarios.
"La eficiencia de este nuevo mecanismo muestra que, de hecho, no hay discrepancia entre las mediciones de Curiosity del valor enriquecido moderno para el carbono en la atmósfera y la cantidad de roca de carbonato que se encuentra en la superficie de Marte", dice Ehlmann, también coautorsobre el nuevo estudio: "Con este mecanismo, podemos describir un escenario evolutivo para Marte que tenga sentido del aparente presupuesto de carbono, sin falta de procesos o depósitos".
Los autores concluyen su trabajo señalando varias pruebas y mejoras para el modelo. Por ejemplo, los datos futuros de la misión en curso de Atmósfera de Marte y Evolución Volátil MAVEN podrían proporcionar el fraccionamiento de isótopos de la pérdida atmosférica actualmente en curso al espacio y mejorar elextrapolación a principios de Marte.
Hu enfatiza que el trabajo es un excelente ejemplo de esfuerzo multidisciplinario. Por un lado, dice, el equipo analizó la química atmosférica: la firma isotópica, los procesos de escape y el mecanismo de enriquecimiento. Por otro,usamos evidencia geológica y teledetección de la superficie marciana. "Al unirlos, pudimos llegar a un resumen de escenarios evolutivos", dice Hu. "Siento que Caltech / JPL es un lugar único donde tenemos el multidisciplinariocapacidad y experiencia para hacer que esto suceda "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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