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Un estudio profundiza en el misterio detrás del clima seco de Marte

En la Tierra, muchas fuerzas se han combinado para mantener las condiciones notablemente estables durante millones de años. Pero otros planetas pueden no tener tanta suerte. Una de las muchas preguntas de los científicos de otros planetas es cuán afortunados somos, es decir, con qué frecuencia existe esta confluencia en el universo.

Estudiar lo que le sucedió a otros planetas, como Marte, puede proporcionar pistas sobre los climas planetarios y cuántos más. planetas podría haber habitable.

Marte es el único mundo cuya superficie se ha vuelto inhabitable. El clima de Marte hace 3.600 a 3.000 millones de años era al menos ocasionalmente lo suficientemente cálido para ríos y lagos. Podemos deducir que es un clima habitable. Pero la superficie hoy es un desierto frío. Existen pocas restricciones sobre el efecto invernadero atmosférico de Marte durante la transición húmedo-seco.

¿El comienzo de Marte fue templado o helado, el desastre ambiental fue abrupto o gradual y qué causó el cambio?

La opinión predominante es que la causa de la desecación de Marte fue la pérdida de CO atmosférico2. La atmósfera de Marte hoy es tan delgada que está cerca del punto triple del agua, por lo que los lagos de Marte primitivo probablemente se formaron bajo una atmósfera más espesa. CO2 es, en el sistema solar interior moderno, un gas de efecto invernadero clave para la regulación cambio climático.

Pero los nuevos resultados de la investigación, publicados el 25 de mayo de 2022 en la revista Los científicos progresansugieren que el cambio fue causado por la pérdida de otro ingrediente importante que mantuvo el planeta lo suficientemente caliente para el agua corriente.

«A la gente se le han ocurrido ideas diferentes, pero no sabemos qué ha causado un cambio climático tan dramático», dijo. Universidad de Chicago geofísico Edwin Kite. «Realmente nos gustaría entender, especialmente porque es el único planeta que sabemos con certeza pasó de habitable a inhabitable».

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Kite es el primer autor de un nuevo estudio de investigación que examina las huellas de los ríos marcianos para ver qué pueden revelar sobre la historia del agua y la atmósfera del planeta.

“Sin embargo, incluso cuando H2Se tiene en cuenta el retorno de vapor de O, no CO adicional2 se necesita calentamiento para calentar Marte lo suficientemente temprano para los ríos. Por lo tanto, las variaciones de no-CO2 El forzamiento radiativo es otra explicación de la transición húmedo-seco de Marte. No se ha estudiado la importancia relativa de estos mecanismos, por lo que la explicación dominante para la transición de húmedo a seco sigue sin probarse. Menciones de estudios.

Agua por todas partes sin una sola gota de agua: ¿qué impulsó a los investigadores a analizar?

Durante años, los investigadores debatieron si Marte tenía suficiente agua para formar un océano, como muestra esta ilustración conceptual. Crédito: NASA/GSFC

En 1972, los científicos quedaron asombrados al ver imágenes de la misión Mariner 9 de la NASA mientras daba vueltas marzo desde la órbita. Las fotos revelaron un paisaje lleno de lechos de ríos, prueba de que el planeta alguna vez tuvo abundante agua líquida, aunque ahora está completamente seco.

Dado que Marte no tiene placas tectónicas para mover y enterrar rocas con el tiempo, las huellas de ríos antiguos aún se encuentran en la superficie como evidencia descartada apresuradamente.

Esto permitió a Kite y sus colaboradores, incluido el estudiante graduado de la Universidad de Chicago Bowen Fan, así como a científicos del Instituto Smithsonian, el Instituto de Ciencias Planetarias, el Laboratorio de Propulsión a Chorro del Instituto de Tecnología de California y Aeolis Research, analizar mapas basados ​​en miles de fotos tomadas de satélites en órbita. Con base en las pistas superpuestas y cómo se erosionan, el equipo armó una línea de tiempo de cómo la actividad del río cambió la elevación y la latitud durante miles de millones de años.

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Luego podrían combinar eso con simulaciones de diferentes condiciones climáticas y ver cuál encajaba mejor.

Los climas planetarios son extremadamente complejos, con muchas variables a considerar.

El calor puede provenir del sol de un planeta, pero debe estar lo suficientemente cerca para recibir la radiación, pero no tanto como para que la radiación desnude la atmósfera. Los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono y el metano, pueden atrapar el calor cerca de la superficie de un planeta. El agua en sí también juega un papel; puede existir como nubes en la atmósfera o como nieve y hielo en la superficie. Los casquetes nevados tienden a actuar como un espejo para reflejar la luz solar hacia el espacio, pero las nubes pueden atrapar o reflejar la luz, según su altura y composición.

Kite y sus colaboradores realizaron muchas combinaciones diferentes de estos factores en sus simulaciones, buscando condiciones que pudieran hacer que el planeta se calentara lo suficiente como para que existiera al menos algo de agua líquida en los ríos durante más de mil millones de años, y luego la perdiera repentinamente.

Después de comparar diferentes simulaciones, vieron algo sorprendente. Cambiar la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera no cambió el resultado. En otras palabras, la fuerza impulsora del cambio no parece ser el dióxido de carbono.

«El dióxido de carbono es un potente gas de efecto invernadero, por lo que realmente fue el principal candidato para explicar la desecación de Marte», dijo Kite, un experto en clima de otro mundo. «Pero estos resultados sugieren que no es tan simple».

Podría haber varias posibilidades que el estudio resume.

“Nuestro análisis sugiere que los cambios en la distribución del río fueron impulsados ​​​​por la pérdida de no CO2 forzamiento radiativo. El posterior cese de los climas de formación de ríos en Marte puede haber sido causado por una mayor reducción en2 calentamiento por efecto invernadero, por H2O pérdida, o por C pérdida. La tasa actual de escape de C al espacio es baja, y la evidencia isotópica indica que la mayor parte de la atmósfera de Marte se perdió hace >3,5 Ga. Los sumideros de carbono candidatos incluyen el escape al espacio, la formación de carbonato y la fusión basal de CO2 el helado. Alternativamente, CO2 podría haber sido secuestrado reversiblemente como CO2 hielo.» Menciones de estudios.

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¿Y después?

«No sabemos cuál es este factor, pero necesitamos mucho para explicar los resultados», dijo Kite.

Hay varias formas de intentar reducir los posibles factores; el equipo sugiere varias pruebas posibles para El rover Perseverance de la NASA realizar que podría revelar pistas.

Kite y su colega Sasha Warren también forman parte del equipo científico que dirigirá el rover Curiosity de la NASA para buscar pistas sobre por qué Marte se está secando. Esperan que estos esfuerzos, junto con las medidas de Perseverance, puedan proporcionar pistas adicionales para resolver el misterio.

«Es realmente sorprendente que tengamos este rompecabezas justo al lado y, sin embargo, todavía no sabemos cómo explicarlo», dijo Kite.

Referencia de la revista

  1. Edwin S. Kite, Michael A. Mischna, Bowen Fan, Alexander M. Morgan, Sharon A. Wilson, Mark I. Richardson. Cambiar la distribución espacial de los mapas de flujo de agua es un cambio importante en el efecto invernadero de Marte. Los científicos progresanVol. 8, Número 21 DOI: 10.1126/sciadv.abo589