Det kan vara vanligt, men kol kan ha en enorm inverkan på bildandet och utvecklingen av en planetens atmosfär. Enligt en ny studie i Proceedings of the National Academy of Sciences, om Mars släppte sin majoritet av kolförsörjningen som metan, skulle det antagligen ha varit tempererat nog för att få flytande vatten att bildas. Precis hur fångat kol slipper ut via järnrika magma ger oss viktiga ledtrådar om den roll det spelar i ”tidig atmosfärisk utveckling på Mars och andra markorgan”.
Medan en planets atmosfär är dess yttre lager har den början långt under. Under bildandet av en planet låser manteln - ett lager mellan planetens kärna och den övre skorpan - fast vid underjordens kol när den smälter för att skapa magma. När den viskösa magma stiger uppåt till ytan minskar trycket och det fångade kolet frigörs som gas. Som ett exempel är jordens fångade kol inkapslat i magma som karbonat och dess frisatta gas är koldioxid. Som vi är medvetna är koldioxid en "växthusgas" som gör det möjligt för vår planet att absorbera värme från solen. Emellertid är frisläppningsprocessen för fångat kol på andra planeter - och dess efterföljande växthuseffekter - inte väl förstått ..
"Vi vet att kol går från den fasta manteln till den flytande magma, från vätska till gas och sedan ut", sa Alberto Saal, professor i geologiska vetenskaper vid Brown och en av studiens författare. "Vi vill förstå hur de olika kolarter som bildas under de förhållanden som är relevanta för planeten påverkar överföringen."
Tack vare den nya studien, som också inkluderade forskare från Northwestern University och Carnegie Institution of Washington, kan vi titta närmare på frisättningsprocesserna för andra landmantel, till exempel de som finns på månen, Mars och liknande kroppar . Här bildas det fångade kolet i magmaen som järnkarbonyl - flyr sedan ut som metan och kolmonoxid. Liksom koldioxid har båda dessa gaser en enorm potential som växthus.
Teamet, tillsammans med Malcolm Rutherford från Brown, Steven Jacobsen från Northwestern och Erik Hauri från Carnegie Institution, kom till några viktiga slutsatser om den tidiga vulkanhistorien till Mars. Om den följde den fångade kolteorin, kan den mycket bra släppa ut metangas för att ha hållit den röda planeten varm och mysig. Men det hände inte på ett "jordliknande" sätt. Här stöder vår mantel ett tillstånd som kallas ”syrgasfugacitet” - volymen fritt syre tillgängligt för att reagera med andra element. Medan vi har en hög hastighet är kroppar som tidiga Mars och månen dåliga i jämförelse.
Nu kommer den verkliga vetenskapliga delen in. För att upptäcka hur en lägre syreflyktighet påverkar "kolöverföring" experimenterade forskarna med vulkanisk basalt som nära matchar de som finns på både Mars och månen. Genom olika tryck, temperaturer och syrgasflyktingar smältes den vulkaniska berget och studerades med en spektrometer. Detta gjorde det möjligt för forskarna att bestämma hur mycket kol som absorberades och vilken form det tog. Deras resultat? Vid låga syrefugaciteter tog kol i form av järnkarbonyl och vid lågt tryck frigjordes järnkarbonyl som kolmonoxid och metan.
"Vi fann att du kan lösa upp magma mer kol vid låg syrgasflykt än vad man tidigare trodde," sade Diane Wetzel, en forskarstuderande i Brown och studiens huvudförfattare. "Det spelar en stor roll i avgasningen av planetariska inredningar och i hur det då kommer att påverka utvecklingen av atmosfärer i olika planetarier."
Som vi vet har Mars en historia av vulkanism och studier som detta innebär att stora mängder metan måste ha släppts en gång via kolöverföring. Kan detta ha utlöst en växthuseffekt? Det är helt möjligt. När allt kommer omkring kan metan i en tidig atmosfär mycket väl ha stött förhållanden som är tillräckligt varma för att tillåta flytande vatten att bildas på ytan.
Kanske till och med tillräckligt för att poola ...
Original Story Source: Brown University News Release.
