Mars’ın Kayıp Atmosferi Kilinde Gizli Bulundu…
Mars’ın Erken Kalın Atmosferi Gezegenin Kil Yüzeyinde Kilitli Olabilir
MIT’den araştırmacılar , Mars’ın bir zamanlar kalın olan atmosferinin gezegenin geniş kil yatakları içinde sıkışmış olabileceğini ve potansiyel olarak önemli miktarda karbondioksiti metan olarak depolayabileceğini öne sürüyor. Bu keşif, bu kaynakların gelecekteki Mars görevlerinde kullanılması olasılığını açarak gezegenin tarihsel iklim değişiklikleri ve yaşamı destekleme yeteneği hakkında ışık tutuyor.
Mars’ın Kaybolan Atmosferinin Gizemi
Mars her zaman bugün gördüğümüz gibi çorak, soğuk bir çöl değildi. Milyarlarca yıl önce Kızıl Gezegen’in yüzeyinde bir zamanlar su aktığına dair artan kanıtlar var. Ve eğer su varsa, o suyun donmasını önleyen kalın bir atmosfer de olmalıydı. Ancak yaklaşık 3,5 milyar yıl önce su kurudu ve bir zamanlar karbondioksitle ağır olan hava önemli ölçüde inceldi ve bugün gezegene tutunan atmosferin sadece ince bir parçasını bıraktı.
Mars’ın atmosferi tam olarak nereye gitti? Bu soru, Mars’ın 4,6 milyar yıllık tarihini inceleyen bilim insanları için merkezi bir gizem olmuştur.
Kil: Mars Atmosferinin Gizli Kasası
İki MIT jeoloğuna göre cevap gezegenin kilinde yatıyor olabilir. 25 Eylül’de Science Advances dergisinde yayınlanan bir makalede , Mars’ın eksik atmosferinin çoğunun gezegenin kil kaplı kabuğunda kilitli olabileceğini öne sürüyorlar.
Ekip, Mars’ta su mevcut olsa da, sıvının belirli kaya türlerinin arasından sızarak yavaş bir reaksiyon zincirini başlatmış olabileceğini ve bu reaksiyonların giderek atmosferdeki karbondioksiti çekip metana dönüştürmüş olabileceğini ileri sürüyor. Metan, gezegenin kil yüzeyinde milyonlarca yıl boyunca depolanabilen bir karbon türüdür.
“Mars tarihinin bu döneminde, CO2’nin her yerde, her köşede ve bucakta olduğunu düşünüyoruz ve kayaların arasından sızan su da CO2 ile dolu.” Joshua Murray
Benzer süreçler Dünya’nın bazı bölgelerinde gerçekleşir. Araştırmacılar Dünya’daki kayalar ve gazlar arasındaki etkileşimler hakkındaki bilgilerini kullandılar ve bunu Mars’ta benzer süreçlerin nasıl gerçekleşebileceğine uyguladılar. Mars’ın yüzeyini kaplayan kil miktarının ne kadar olduğu göz önüne alındığında, gezegenin kilinin 1,7 bara kadar karbondioksit tutabileceğini buldular, bu da gezegenin ilk, erken atmosferinin yaklaşık %80’ine eşdeğer olacaktır.
Araştırmacılar, bu izole edilmiş Mars karbonunun bir gün geri kazanılıp Mars ile Dünya arasında yapılacak gelecekteki görevler için yakıt olarak kullanılabileceğini öne sürüyor.
“Dünya’daki bulgularımıza dayanarak, benzer süreçlerin Mars’ta da muhtemelen işlediğini ve bol miktarda atmosferik CO2’nin metana dönüşmüş ve kilde tutulmuş olabileceğini gösteriyoruz , ” diyor çalışmanın yazarı, MIT’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde (EAPS) jeoloji profesörü Oliver Jagoutz. “Bu metan hala mevcut olabilir ve hatta gelecekte Mars’ta bir enerji kaynağı olarak bile kullanılabilir.”
Çalışmanın baş yazarı EAPS’ten yeni mezun olan Joshua Murray PhD ’24’tür.
Mars’ın Jeolojik Süreçlerinin Araştırılması
Jagoutz’un MIT’deki grubu, tektonik plakaların bulunduğu, kabuğu ve üst mantoyu içeren sert ve kırılgan dış tabaka olan Dünya’nın litosferinin evrimini yönlendiren jeolojik süreçleri ve etkileşimleri belirlemeye çalışıyor.
2023’te, o ve Murray, karbon için oldukça etkili bir tuzak olduğu bilinen smectite adı verilen bir tür yüzey kil mineraline odaklandılar. Tek bir smectite tanesinin içinde, karbonun milyarlarca yıl boyunca rahatsız edilmeden kalabileceği çok sayıda kıvrım vardır. Dünya’daki smectite’in muhtemelen tektonik aktivitenin bir ürünü olduğunu ve yüzeye çıktıktan sonra kil minerallerinin atmosferden milyonlarca yıl boyunca gezegeni soğutmak için yeterli karbondioksiti çekip depolamak için hareket ettiğini gösterdiler.
Ekip sonuçlarını bildirdikten kısa bir süre sonra , Jagoutz Mars yüzeyinin haritasına baktı ve gezegenin yüzeyinin çoğunun aynı smektit killeriyle kaplı olduğunu fark etti. Killerin Mars’ta benzer bir karbon tutma etkisi olmuş olabilir miydi ve eğer öyleyse, kil ne kadar karbon tutabilirdi?
“Bu sürecin gerçekleştiğini biliyoruz ve Dünya’da iyi belgelenmiş durumda. Ve bu kayalar ve killer Mars’ta da mevcut,” diyor Jagoutz. “Bu yüzden noktaları birleştirmeye çalışmak istedik.”
Mars’ın Benzersiz Jeolojik Özellikleri
Smektitin kıtasal levhaların kayması ve mantodan yüzeye kayaları getirmek için yükselmesinin bir sonucu olduğu Dünya’nın aksine, Mars’ta böyle bir tektonik aktivite yoktur. Ekip, bilim insanlarının gezegenin tarihi ve bileşimi hakkında bildiklerine dayanarak, kilin Mars’ta nasıl oluşabileceğini araştırdı.
Örneğin, Mars’ın yüzeyinin bazı uzaktan ölçümleri, gezegenin kabuğunun en azından bir kısmının, Dünya’da aşınma yoluyla smektit üretenlere benzer ultramafik magmatik kayaçlar içerdiğini öne sürüyor. Diğer gözlemler, suyun akıp alttaki kayayla reaksiyona girebileceği karasal nehirler ve kollara benzer jeolojik desenler ortaya koyuyor.
Jagoutz ve Murray, suyun Mars’ın derin ultramafik kayaçlarıyla, bugün yüzeyi kaplayan kilin oluşmasına yol açacak şekilde reaksiyona girmiş olabileceğini merak ettiler. Magmatik kayaçların Dünya’daki çevreleriyle nasıl etkileşime girdiğine dair bilinenlere dayanarak, basit bir kaya kimyası modeli geliştirdiler.
Bu modeli, bilim insanlarının kabuğun çoğunlukla olivin minerali açısından zengin magmatik kayadan oluştuğuna inandığı Mars’a uyguladılar. Ekip, suyun yüzeyde en az bir milyar yıldır var olduğunu ve atmosferin karbondioksitle dolu olduğunu varsayarak, olivin açısından zengin kayanın geçirebileceği değişiklikleri tahmin etmek için modeli kullandı.
Murray , “Mars’ın tarihindeki bu dönemde, CO2’nin her yerde, her köşede ve çatlakta olduğunu düşünüyoruz. Kayaların arasından sızan su da CO2 ile dolu ” diyor.
Yaklaşık bir milyar yıl boyunca, kabuktan sızan su yavaşça olivinle reaksiyona girmiş olurdu; bu mineral indirgenmiş bir demir formu bakımından zengindir. Sudaki oksijen molekülleri demire bağlanmış, bunun sonucunda hidrojen açığa çıkarmış ve gezegene ikonik rengini veren kırmızı oksitlenmiş demiri oluşturmuş olurdu. Bu serbest hidrojen daha sonra sudaki karbondioksitle birleşerek metan oluşturmuş olurdu. Bu reaksiyon zamanla ilerledikçe, olivin yavaşça serpantin olarak bilinen başka bir demir açısından zengin kaya türüne dönüşmüş olurdu ve daha sonra suyla reaksiyona girerek smektit oluşturmaya devam ederdi.
Mars’ın İklimi ve Gelecekteki Keşifler İçin Etkileri
Murray, “Bu smektit killerinin karbon depolama kapasitesi çok fazla,” diyor. “Bu yüzden bu minerallerin Dünya’daki kilde nasıl depolandığına dair mevcut bilgiyi kullandık ve eğer Mars yüzeyinde bu kadar kil varsa, bu kilde ne kadar metan depolayabilirsiniz diye tahmin yürüttük.”
O ve Jagoutz, Mars’ın 1.100 metre derinliğinde bir smektit tabakasıyla kaplı olduğunu buldular. Bu miktardaki kil, gezegenin kurumasıyla birlikte atmosfere karıştığı düşünülen karbondioksitin çoğuna eşdeğer olan büyük miktarda metanı depolayabilir.
Murray , “Mars’taki küresel kil hacimlerine ilişkin tahminlerin, Mars’ın başlangıçtaki CO2’sinin önemli bir kısmının kil açısından zengin kabuk içinde organik bileşikler olarak tutulduğuyla tutarlı olduğunu görüyoruz ” diyor. “Bazı açılardan, Mars’ın eksik atmosferi açıkça görülebilir bir yerde saklanıyor olabilir.”
“CO2’nin erken, daha kalın bir atmosferden nereye gittiği, Mars atmosferinin tarihi, iklimi ve mikroplar için yaşanabilirliği açısından temel bir sorudur,” diyor Colorado Üniversitesi’nde jeoloji alanında emekli profesör ve 2014’ten beri Mars’ın üst atmosferini yörüngede dönen ve inceleyen Mars Atmosferi ve Uçucu Evrim (MAVEN) misyonunun baş araştırmacısı Bruce Jakosky. Jakosky mevcut çalışmada yer almadı. “Murray ve Jagoutz, CO2’yi uzaklaştırmanın bir yolu olarak kayaların atmosferle kimyasal etkileşimini inceliyor. Ne kadar aşınma meydana geldiğine dair tahminlerimizin en üst noktasında, bu, Mars’ın erken atmosferinden CO2’yi uzaklaştırmada önemli bir süreç olabilir. ”
