Обнаружены доказательства углеродного цикла, который действовал на Марсе

Открытие карбонатов на Марсе, сделанное марсоходом Curiosity, стало важным шагом в разгадке тайны климатического прошлого Красной планеты. Долгое время ученые не могли объяснить, почему на Марсе, несмотря на геологические и климатические модели, указывающие на их наличие, практически не обнаруживались карбонатные минералы. Новые данные, полученные при бурении в кратере Гейла, изменили эту ситуацию.

Парадокс отсутствия карбонатов и его разрешение

Согласно существующим моделям, ранний Марс обладал плотной атмосферой с высоким содержанием углекислого газа (CO₂), что позволяло поддерживать на поверхности жидкую воду. Однако, в отличие от Земли, где CO₂ в значительной мере связан в карбонатных породах (например, известняках), на Марсе такие минералы долгое время не находили в ожидаемых количествах. Это противоречило теории о том, что CO₂ должен был постепенно переходить в горные породы по мере охлаждения планеты.

Ответ на этот вопрос дало исследование образцов, собранных Curiosity в богатых сульфатами слоях горы Шарп. Анализ показал присутствие сидерита — карбоната железа, который формируется в специфических условиях, обычно при низком pH и в присутствии растворенного CO₂. Это открытие указывает на то, что CO₂ действительно взаимодействовал с марсианскими базальтами, но не так, как на Земле. Вместо образования массивных карбонатных пластов (как земные известняки), углерод на Марсе в основном переходил в минералы в условиях, близких к кислотным, что объясняет его «невидимость» в предыдущих исследованиях.

Последствия для обитаемости Марса

Обнаружение сидерита подтверждает, что в прошлом Марс имел достаточно CO₂ для поддержания стабильного климата с жидкой водой. Однако, по мере того как углекислый газ связывался в минералы, атмосфера истончалась, что привело к потере парникового эффекта и глобальному похолоданию.

Исследователь Университета Калгари Бен Тутоло в новой работе отмечает, что это открытие согласуется с гипотезой о «великом высыхании» Марса — переходе от теплого и влажного климата к холодной и сухой пустыне. Важно, что этот процесс мог быть ключевым фактором в утрате планетой потенциальной пригодности для жизни. Если большая часть CO₂ была поглощена породами, это могло резко сократить способность Марса удерживать тепло, сделав его негостеприимным.

Интересно, что работа Тутоло о Марсе перекликается с его исследованиями о Земле, где он изучает методы связывания антропогенного CO₂ в карбонаты для борьбы с изменением климата. Понимание того, как CO₂ взаимодействовал с породами на Марсе, может помочь в разработке технологий улавливания и хранения углерода на Земле.

Будущие исследования и открытия

НАСА планирует дальнейшие миссии, включая изучение других сульфатных регионов Марса, чтобы подтвердить выводы Curiosity. Эти данные помогут уточнить, насколько широко были распространены карбонатные минералы и как именно происходила потеря атмосферы.

Открытие также ставит новые вопросы:

• Какая часть CO₂ была поглощена породами, а какая — потеряна в космос?
• Могли ли другие факторы (например, вулканическая активность или удары астероидов) ускорить климатические изменения?
• Существовали ли на Марсе условия, при которых карбонаты могли сохраняться в более стабильных формах?

Исследование, опубликованное в Science, не только заполняет важный пробел в понимании марсианской геологии, но и дает новые аргументы в дискуссии о прошлой обитаемости планеты. Оно показывает, что Марс действительно прошел через фазу, благоприятную для жизни, но его климатическая система оказалась неустойчивой.

Как отмечает Бен Тутоло, «обитаемость — очень хрупкая вещь», и сравнение Земли и Марса позволяет лучше осознать, какие факторы делают планету пригодной для жизни в долгосрочной перспективе. В то время как Земля сохраняла стабильность миллиарды лет, Марс стал примером того, как даже незначительные изменения в атмосфере могут привести к глобальной трансформации.