Yaşamın doğuşu için potansiyel bir alan olarak erken dönem Mars, günümüz Titan’ının sıcak bir versiyonu olabilir ve daha fazla olmasa bile en az onun kadar umut verici olabilir.
Yakın zamanda yapılan bir araştırmaya göre, Mars oluştuğunda ıslaktı ve yoğun atmosferi, ılık ila sıcak suların milyonlarca yıl boyunca orada var olmasına izin verdi. Earth and Planetary Science Letters dergisi geçtiğimiz günlerde bu keşfi açıkladı. Mars’ın erimiş kökeniyle ilişkili yüksek sıcaklıkları en eski okyanusların ve atmosferin üretimiyle ilişkilendiren Mars atmosferinin evriminin ilk modeli, bu sonuca ulaşmak için araştırmacılar tarafından geliştirildi.
Bu model, günümüz Dünya’sına benzer şekilde, su buharının Mars’ın alt atmosferinde yoğunlaştığını ve üst atmosferin “kuru” olduğunu, çünkü su buharının atmosferde daha düşük irtifalarda bulutlar olarak yoğunlaşacağını göstermektedir.
Yoğunlaşmak yerine, moleküler hidrojen (H2) Mars’ın üst atmosferine aktarılıyor ve burada uzaya kayboluyordu. Moleküler hidrojenin yoğunlaşmadığı ve Mars’ın erken dönemlerinden kaçmadığı, ancak su buharının kaçtığı yönündeki bu keşif, modelin uzay araçları, özellikle de Mars Bilim Laboratuvarı gezgini Curiosity tarafından yapılan ölçümlerle doğrudan ilişkilendirilmesini sağlıyor.
“Mars’ın erken tarihinde, gezegen oluştuktan hemen sonra ihmal edilmiş bir dönemi modellediğimizi düşünüyoruz. SETI Enstitüsü’nde araştırmacı bilim insanı olan Kaveh Pahlevan’a göre, verileri açıklayabilmek için Mars’ın erken dönem atmosferinin son derece yoğun ve ağırlıklı olarak moleküler hidrojenden (H2) oluşmuş olması gerekiyor.
H2’nin kalabalık bölgelerde güçlü bir sera gazı olması bu keşfi önemli kılıyor. Çok erken dönem ılık-sıcak su okyanusları, bu atmosferin yüksek sera etkisi sayesinde H2 giderek uzaya kaybolana kadar milyonlarca yıl boyunca Mars yüzeyinde sabit kalabilirdi. Bu nedenle Mars’ın, Dünya’nın oluşumundan çok önce, doğuştan ıslak olduğu sonucuna varıyoruz.
Mars meteoritleri ve Curiosity tarafından incelenenler de dahil olmak üzere çeşitli Mars kayalarının döteryum-hidrojen (D/H) oranı, modeli sınırlayan en önemli bilgi parçasıdır. Döteryum hidrojenin ağır izotopudur. Mars’tan gelen meteoritlerin çoğu magmatik kayalardır; gezegenin içi eridiğinde ve lavlar yüzeye çıktığında oluşmuşlardır.
Bu iç (manto kaynaklı) magmatik kayaçlarda çözünmüş suyun döteryum-hidrojen oranı Dünya’daki okyanuslarınkiyle karşılaştırılabilir, bu da iki gezegenin başlangıçta aynı D/H oranlarına sahip olduğunu ve sularının erken Güneş Sistemi’nde aynı kaynaktan geldiğini düşündürmektedir.
Buna karşılık Curiosity, Mars’taki 3 milyar yıllık antik kilin D/H oranının Dünya’daki okyanuslarınkinden yaklaşık 3 kat daha fazla olduğunu keşfetti. Görünüşe göre Mars’ın yüzey suyu rezervuarı olan hidrosfer, bu eski killer oluştuğunda hidrojene oranla önemli ölçüde yoğunlaşmış döteryuma sahipti. Bu düzeyde bir döteryum zenginleşmesi (veya konsantrasyonu) ancak daha hafif olan H izotopunun tercihli olarak uzaya kaybedilmesiyle elde edilebilir.
Model ayrıca, Mars atmosferinin oluştuğu dönemde H2 bakımından zengin olması halinde (ve bugünkü yoğunluğunun 1000 katından fazla olması halinde) yüzey sularının doğal olarak döteryum bakımından iç kısımlara kıyasla 2-3 kat daha zengin olacağını göstermekte ve sonuçları tekrarlamaktadır. Tercihen normal hidrojeni emen ve atmosferin tepesinden kaçan moleküler hidrojenin (H2) aksine, döteryum su molekülüne bölünmeyi tercih eder.
Pahlevan’a göre, tanımladığımız atmosferik evrim senaryosunun Mars’taki erken olaylara karşılık geldiğine dair önemli ölçüde güvenimiz var çünkü bu, bu gözlemleri doğal olarak yeniden üreten ilk yayınlanmış model.
Gezegenlerdeki en eski ortamlarla ilgili merakın yanı sıra, H2 bakımından zengin atmosferler SETI Enstitüsü’nün Dünya dışında yaşam arayışında önemlidir. Yirminci yüzyılın ortalarına kadar uzanan deneyler, yaşamın kökeninde yer alan prebiyotik moleküllerin H2 bakımından zengin atmosferlerde kolayca oluştuğunu, ancak H2 bakımından fakir (veya daha “oksitleyici”) atmosferlerde o kadar kolay oluşmadığını göstermektedir. Bunun anlamı, erken Mars’ın modern Titan’ın sıcak bir versiyonu olduğu ve yaşamın kökeni için en az erken Dünya kadar, hatta daha da umut verici bir yer olduğudur.
Kaynak: “A primordial atmospheric origin of hydrospheric deuterium enrichment on Mars” by Kaveh Pahlevan, Laura Schaefer, Linda T. Elkins-Tanton, Steven J. Desch and Peter R. Buseck, 24 August 2022, Earth and Planetary Science.
DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117772
