Se saattaa olla yleinen, mutta hiilellä voi olla valtava vaikutus planeetan ilmakehän muodostumiseen ja kehitykseen. Uuden tutkimuksen mukaan julkaisussa Proceedings of the National Academy of Sciences, jos Mars päästäisi suurimman osan hiilentoimituksestaan metaaniksi, se olisi todennäköisesti ollut riittävän maltillinen aiheuttamaan nestemäisen veden muodostumisen. Se, kuinka vangittu hiili pääsee rautapitoisen magman kautta, tarjoaa meille elintärkeitä vihjeitä sen roolista "ilmakehän varhaisessa evoluutiossa Marsissa ja muissa maanpäällisissä ruumiissa".
Vaikka planeetan ilmapiiri on sen ulkokerros, sen alku on kaukana alapuolella. Maapallon muodostumisen aikana vaippa - kerros, joka on planeetan ytimen ja ylemmän kuoren välissä - kiinnittyy maanpinnan hiileen, kun se sulaa muodostaen magman. Kun viskoosinen magma nousee ylöspäin pintaan, paine vähenee ja vangittu hiili vapautuu kaasuna. Esimerkiksi maan vangittu hiili kapseloidaan magmaan karbonaattina ja sen vapautunut kaasu on hiilidioksidi. Kuten tiedämme, hiilidioksidi on ”kasvihuonekaasu”, jonka avulla planeettamme voi absorboida lämpöä auringosta. Muiden planeettojen vangitun hiilen vapautumisprosessia - ja sitä seuraavia kasvihuoneilmiöitä - ei kuitenkaan tunneta hyvin.
"Tiedämme, että hiili kulkee kiinteästä vaipasta nestemäiseen magmaan, nesteestä kaasuun ja sitten ulos", kertoi Brownin geologisten tieteiden professori Alberto Saal ja yksi tutkimuksen kirjoittajista. "Haluamme ymmärtää, miten planeetan kannalta merkityksellisissä olosuhteissa muodostuneet erilaiset hiililajit vaikuttavat siirtoon."
Uuden tutkimuksen, johon osallistuivat myös tutkijat Northwestern Universitystä ja Washingtonin Carnegie Institutionista, avulla pystymme tarkastelemaan lähemmin muiden maanpäällisten vaippajen, kuten Kuussa, Marsissa ja vastaavissa elimissä, vapautumisprosesseja. . Tällöin magmassa oleva kiinni oleva hiili muodostuu rautakarbonyylinä - karkaa sitten metaanina ja hiilimonoksidina. Hiilidioksidin tavoin molemmilla näillä kaasuilla on valtava potentiaali kasvihuonekaasuina.
Ryhmä, yhdessä Brownin Malcolm Rutherfordin, Luoteista Steven Jacobsenin ja Carnegie Institutionin Erik Haurin kanssa, teki merkittäviä johtopäätöksiä Marsin varhaisesta vulkaanisesta historiasta. Jos se noudattaisi sidotun hiilen teoriaa, se saattoi hyvinkin vapauttaa tarpeeksi metaanikaasua pitämään Punaisen planeetan lämpimänä ja viihtyisänä. Se ei kuitenkaan tapahtunut "maan kaltaisella" tavalla. Täällä mantelimme tukee tilaa, jota kutsutaan ”hapen fugacityksi” - vapaan hapen määrä, joka on käytettävissä reagoimaan muiden elementtien kanssa. Vaikka meillä on korkea nousu, varhaisen Marsin ja Kuun kaltaiset elimet ovat huonoja verrattuna.
Nyt todellinen tiedeosa tulee peliin. Saadakseen selville, kuinka alhaisempi happea sisältävä haju vaikuttaa "hiilensiirtoon", tutkijat kokeilivat vulkaanista basaltia, joka vastaa läheisesti niitä, jotka sijaitsevat sekä Marsissa että Kuussa. Erilaisten paineiden, lämpötilojen ja happihappojen kautta vulkaaninen kivi sulattiin ja tutkittiin spektrometrillä. Tämän avulla tutkijat pystyivät määrittämään, kuinka paljon hiiltä imeytyi ja minkä muodon se otti. Heidän havaintonsa? Pienissä happeaheittoisuuksissa vangittu hiili oli rautakarbonyylin muodossa ja alhaisessa paineessa rautakarbonyyli vapautui hiilimonoksidina ja metaanina.
"Huomasimme, että voit liuottaa magmaan enemmän hiiltä alhaisella happea sisältävällä fuugaatiolla kuin mitä aiemmin ajateltiin", kertoi Brownin jatko-opiskelija ja tutkimuksen pääkirjailija Diane Wetzel. "Tällä on suuri rooli planeettojen sisätilojen kaasunpoistossa ja miten se sitten vaikuttaa ilmakehän kehitykseen eri planeettakappaleissa."
Kuten tiedämme, Marsilla on ollut tulivuoren historiaa, ja tämänkaltaiset tutkimukset tarkoittavat, että suuria määriä metaania on vapautunut kerran hiilensiirron kautta. Voisiko tämä laukaista kasvihuoneilmiön? Se on täysin mahdollista. Loppujen lopuksi metaani on varhaisessa ilmakehässä saattanut hyvinkin tukea olosuhteita, jotka ovat riittävän lämpimiä, jotta nestemäinen vesi on voinut muodostua pinnalle.
Ehkä jopa tarpeeksi uima-altaalle ...
Alkuperäinen tarinan lähde: Brown University News Release.
