Убыль марсианской атмосферы объяснили обилием глинистых минералов

Планетологи определили, что заметная доля углерода из атмосферы древнего Марса могла оказаться внутри глинистых минералов, возникавших в процессе серпентинизации оливина, и удерживаться там долгое время. Подобные минералы могут стать потенциальным источником метана для астронавтов в ходе будущих пилотируемых полетов к Марсу. Статья опубликована в журнале Science Advances.

В настоящее время считается, что в прошлом климат на Марсе был теплый и влажный, а на его поверхности существовали озера и реки из жидкой воды. По последним оценкам, этот период сменился на сухой и холодный около двух-трех миллиардов лет назад между поздним Нойским и поздним Гейсперийским периодами, когда Марс потерял способность удерживать плотную атмосферу, богатую углекислым газом. Предполагается, что убыль атмосферы могла происходить за счет диссипации в космос, ускоренной магнитными полями и более частыми и интенсивными проявлениями активности Солнца. Еще один путь убыли атмосферы заключается в удержании ее компонентов в минералах.

Группа планетологов во главе с Мэтью Хойнацки (Matthew Chojnacki) из Планетологического института США решила оценить насколько активно могла происходить убыль углерода из атмосферы Марса при помощи смектитов — разновидности глинистых минералов, представляющих собой наиболее распространенный (около 62 процентов наблюдаемых образцов) гидратированный минерал на поверхности Марса.

Предполагается, что, по крайней мере, в раннем Гесперийском периоде на Марсе было много оливина, который содержит двухвалентное железо. При его взаимодействии с водой происходит процесс серпентинизации, в ходе которого образуются серпентины и магнетит, железо окисляется до трехвалентного, из воды выделяется водород, реагирующий с углекислым газом с образованием метана. Его, в свою очередь, способны адсорбировать смектиты, образующиеся из серпентинов под действием воды. Однако если на Земле углерод из литосферы способен возвращаться в атмосферу за счет тектонических процессов и активности биосферы, то на Марсе он будет оставаться запертым в минералах в течение длительного времени.

По оценкам исследователей, до 85 процентов гидратированных минералов в марсианской коре были смектитами или остаются ими, а по данным орбитальных аппаратов глинистые минералы на Марсе обнаруживаются в кратерах глубиной до 17 километров. Если взять глобальный слой серпентинов на Марсе, толщиной до 1100–1500 метров, то он способен захватить в себя углерод в виде метана, эквивалентный объему углекислоты из атмосферы с давлением 0,4–1,5 бара. Подобный обширный резервуар метана интересен как с точки зрения генерации ракетного топлива для будущих пилотируемых полетов, так и с точки зрения перспектив терраформирования Марса.

Текущих запасов углекислого газа в атмосфере Марса, по оценкам ученых, не хватит для терраформирования. Кстати его можно провести при помощи теплиц из аэрогеля.