Марс согрел сернистый газ

Геологам удалось одним махом решить сразу две марсианские загадки: тёплое и влажное прошлое планеты и отсутствие известняка на её поверхности. Судя по всему, марсианский парниковый эффект был основан на сернистом газе, а не на углекислом, до сих пор обеспечивающем теплоизоляцию Земли.

Ученые проявляют единодушие в том, что в далеком прошлом (3,5–4 миллиарда лет назад) Марс был покрыт большим количеством жидкой воды на своей поверхности. Возможно, это были целые океаны. Тем не менее, многочисленные свидетельства более мягкого и теплого в прошлом климата Марса долгое время не находили поддержки у геологов (или, если угодно, «ареологов», от греческого имени Марса), изучавших состав и строение горных пород, образующих его поверхность.

Теперь, сопоставив отдельные кусочки сведений в цельную мозаику, ученым, наконец, удалось на основе геологических данных обосновать существование парникового эффекта на поверхности Марса.

Главный «земной» парниковый газ – CO₂, углекислый газ, диоксид углерода, на Марсе не играл большой роли.

Марсианский парниковый эффект обеспечивался большим содержанием диоксида серы – SO₂ – в воздушных массах Марса, и был достаточно силен для того, чтобы долгое время поддерживать существование жидкой воды на поверхности.

Как отмечают авторы публикации в свежем номере Science – аспирант Итэй Хэлеви и его руководитель профессор Дэниэл Шраг с гарвардской кафедры наук о Земле и планетах, а также Мария Зубер, профессор Массачусетского технологического института (MIT), долгие безуспешные поиски геологического подтверждения теплого прошлого планеты попросту шли не в том направлении.


В ходе изучения парникового эффекта в условиях Земли учеными было установлено, что поддерживает его баланс между выбросом СО₂ в атмосферу в результате тектонической и вулканической активности, и его поглощением мировыми водами, и осаждением в виде твердых осадков, главным образом, в виде известняка (СаСО₃). Образование известняка сопровождается размыванием различных силикатных минеральных пород.

По мнению многих специалистов, этот баланс уже миллиарды лет определяет существование жизни на Земле.
Современный Марс лишен вулканической активности, способной поддержать процесс выброса парниковых газов в атмосферу, однако 4 миллиарда лет назад ситуация была в корне иной. В те времена огромный вулканический массив, названный землянами Тарсисом, или Фарсидой, извергался в течение продолжительного времени – от десятков до сотен миллионов лет.

Тарсис

или Фарсида — регион Марса, представляющий собой огромное вулканическое нагорье в области к западу от Долины Маринера в районе экватора.

В регионе выделяют купол или плато Тарсис (Tharsis Bulge), а также впадину Тарсис, которая частично окружает купол. Разница высот без учёта вулканов составляет 10 км. Площадь плато — 30 млн. кмІ. Предположительно Тарсис образовалась в результате поднятия магмы, подобно формированию архипелага гавайских островов.

На плато расположены крупнейшие в Солнечной системе вулканы (потухшие) — Олимп, Аскреус (или Аскрийская гора), Павонис (или Павлин), Арсия, все вместе также известные как «Горы Тарсис». Здесь же находится уникальный «плоский» вулкан Альба. По-видимому, он извергал очень жидкую лаву, которая широко растекалась и сформировала не гору, а относительно «плоскую» возвышенность со слабыми уклонами.

Купол Тарсис, благодаря своим огромным размерам, оказывает заметное воздействие на геологию всего Марса. На противоположной стороне планеты расположен меньший купол Аравия, который мог сформироваться в результате гравитационного воздействия Тарсис (подобно тому, как воздействие Луны приводит к приливам на противоположной стороне Земли).

В результате выхода магмы в районе Тарсис в атмосферу должны были выбрасываться большие количества углекислого газа и водяного пара. По одной из оценок, такого количества должно было хватить на формирование атмосферы с давлением 1,5 бара и глобального слоя воды толщиной 150 метров. Это говорит в пользу гипотезы «влажного и тёплого Марса» в ранней период его истории.


Именно в этот период на ранней стадии эволюции Марса климат планеты мог быть довольно теплым. Однако до сих пор остается загадкой – куда делись огромные количества карбонатных горных пород и известняка, формирование которых из гигантских по объемам выбросов вулканических газов просто неизбежно. Ни одной марсианской экспедиции не удалось обнаружить необходимые количества известняковых отложений в марсианском грунте.

Ученые, наконец, нашли выход из сложившейся тупиковой ситуации и теперь возлагают ответственность за теплый марсианский климат на другой парниковый газ, так же выбрасываемый в атмосферу в ходе вулканизма. Диоксид серы – очень сильный парниковый агент, во много раз превосходящий в этом плане СО₂. Кроме того, растворяясь в воде, он приводит к образованию неустойчивой, но все же гораздо более сильной кислоты, нежели угольная. Эта кислота взаимодействует с силикатными породами гораздо интенсивнее, размывая их. В современных условиях весь выделяющийся на Земле SO₂ быстро и легко окисляется кислородом и оседает в виде сульфатных минералов, однако на ранних этапах марсианской истории атмосфера планеты была бедна этим газом-окислителем, что могло позволить сернистому ангидриду поддерживать парниковый эффект в течение долгого времени.

Комментируя химию этого соединения, Хавели отмечает, что диоксид серы полностью вытеснил СО₂ из процесса размывания силикатных пород, а потому и не дал последнему шанса образовать известняковые породы.


Это объясняет обилие минеральных пород, содержащих серу, которые были обнаружены марсоходами Spirit и Opportunity в больших количествах в двух совершенно разных точках планеты. Силикатные породы, свидетельствующие о размывании их в свое время кислыми водами, были обнаружены марсоходом Spirit в колее, которую оставило на поверхности Марса одно из его колес, переставшее вращаться около года назад.

Шраг, в свою очередь, утверждает, что изучение процесса формирования этих пород на Марсе также может служить ключом к пониманию процессов на ранней стадии развития Земли, когда атмосфера нашей планеты во многом напоминала марсианскую. Земные доисторические океаны, в которых началось формирование первых биологических молекул, по всей видимости, были гораздо более кислыми, чем считалось ранее. Прояснить эту гипотезу поможет анализ соотношения изотопов серы в древних сульфатных отложениях.

Кроме того, надежды исследователей найти окаменелости живых организмов в марсианском грунте не так уж и беспочвенны.


Pyrodictium occultum

Организм-сеточка, живущий у "чёрных курильщиков" на дне океана при температуре 105 С и использующий для жизни реакцию H₂+S=H₂S.

Жизнь может существовать и развиваться даже в таких экстремальных условиях, как высокая кислотность, высокие температуры, отсутствие кислорода. В свое время исследователи дна земных океанов с удивлением обнаружили кишащие живыми организмами зоны глубинных разломов, где примитивные животные научились использовать тепло вулканической активности и дышать серосодержащими газами вместо водорода.

© gazeta.ru / 2007-12-31