מאדים לא היה תמיד המדבר הקר והשומם שאנו רואים היום. יש יותר ויותר הוכחות שמים זרמו פעם על פני כוכב הלכת האדום, דבר שמחייב קיומה של אטמוספירה סמיכה, אך לפתע האטמוספירה התדלדלה ומאדים הפך ליבש
מאדים לא היה תמיד המדבר הקר והשומם שאנו רואים היום. יש יותר ויותר הוכחות שמים זרמו פעם על פני כוכב הלכת האדום, לפני מיליארדי שנים. ואם היו מים, חייבת הייתה להיות גם אטמוספרה סמיכה שמנעה מהמים לקפוא. אבל בזמן כלשהו לפני כ-3.5 מיליארד שנים, המים התייבשו והאוויר, שהיה פעם עתיר בפחמן דו-חמצני, נעשה דליל ונשארה רק שמץ של אטמוספרה שנאחזת במאדים כיום.
לאן בדיוק נעלמה האטמוספרה של מאדים? השאלה הזאת היא תעלומה מרכזית עבור המדענים שחוקרים את 4.6 מיליארד שנות ההיסטוריה של מאדים.
שני גאולוגים מ-MIT מציעים במאמר ב-Science Advances שחלק גדול מהאטמוספרה הנעדרת של מאדים נעולה אולי בקרום המכוסה חרסית שלו.
הם טוענים שכאשר היו מים במאדים, ייתכן שהנוזל חלחל דרך סוגי סלעים מסוימים והתחיל תגובות שרשרת איטיות שבהדרגה משכו פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה והפכו אותו למתאן – צורה של פחמן שיכולה להישמר טמונה במשך עידנים בפני המאדים החרסיים.
תהליכים דומים מתרחשים באזורים מסוימים בכדור הארץ. החוקרים השתמשו בידע שלהם על אינטראקציות בין סלעים וגזים בכדור הארץ והסיקו ממנו איך תהליכים דומים יכלו להתרחש במאדים. הם מצאו, בהינתן כמות החרסית המוערכת שמכסה את פני המאדים, שהחרסית יכלה להכיל עד 1.7 בר של CO2, שווה ערך לכ-80% מהאטמוספרה הקדומה, ההתחלתית, של הכוכב.
ייתכן שיום אחד אפשר יהיה להשיב את הפחמן המאדימי הטמון הזה ולהמיר אותו לדלק שישמש למשימות עתידיות בין מאדים והארץ, מציעים החוקרים.
"על סמך הממצאים שלנו בכדור הארץ, אנו מראים שתהליכים דומים פעלו כנראה במאדים, והכמויות השופעות האלה של CO2 אטמוספרי הפכו למתאן ונטמנו בחרסית", אמר אוליבר יגוץ, ממחברי המחקר. "ייתכן שהמתאן הזה עדיין נמצא במאדים ויוכל לשמש שם כמקור אנרגיה בעתיד".
הקבוצה של יגוץ ב-MIT מבקשת לזהות את התהליכים והאינטראקציות הגאולוגיים שמניעים את ההתפתחות של הליתוספרה של כדור הארץ – השכבה החיצונית הקשה והפריכה שכוללת את הקרום ואת המעטפת העליונה, שם מונחים הלוחות הטקטוניים.
ב-2023 הוא וג'ושוע מארי, המחבר הראשי של המאמר, התמקדו בסוג של מינרל חרסית בשם סמקטיט הנמצא בפני כדור הארץ, וידוע כמלכודת יעילה מאוד לפחמן. בגרגר אחד של סמקטיט יש הרבה קפלים, שבתוכם פחמן יכול להימצא ללא הפרעה מיליארדי שנים. הם הראו שהסמקטיט בכדור הארץ הוא כנראה תוצר של פעילות טקטונית, וברגע שהם נחשפו על פני הארץ, מינרלי החרסית פעלו כדי למשוך ולהטמין CO2 בכמות שהספיקה לקרר את הארץ במשך מיליוני שנים.
זמן קצר אחרי שהצוות דיווח על התוצאות שלו, יגוץ הביט במקרה במפה של פני המאדים והבין שחלק גדול מפני המאדים מכוסה באותה חרסית סמקטיט. האם לחרסית היה אפקט דומה של לכידת פחמן במאדים, ואם כן, כמה פחמן החרסית יכולה לאצור?
"אנחנו יודעים שהתהליך הזה קורה, והוא מאוד מתועד בכדור הארץ. והסלעים והחרסית האלה קיימים במאדים", אומר יגוץ. "אז רצינו לקשור בין הדברים".
שלא כמו בכדור הארץ, שבו סמקטיט הוא תוצאה של תזוזה והתרוממות של לוחות יבשתיים שמביאות סלעים מהמעטפת אל פני השטח, במאדים אין פעילות טקטונית כזאת. הצוות חיפש אופנים שבהם החרסית יכלה להיווצר במאדים, על סמך הידע המדעי על ההיסטוריה וההרכב שלו.
לדוגמה, יש מדידות מרחוק של פני המאדים שעולה מהן שלפחות חלק מהקרום שלו מכיל סלעי יסוד אולטרה-מאפיים (עשירים בברזל ובתחמוצות מגנזיום), דומים לסלעים שמפיקים סמקטיט באמצעות בלייה בארץ. תצפיות אחרות מגלות דפוסים גאולוגיים הדומים לנהרות ויובלים ארציים, בהם מים יכלו לזרום ולהגיב עם סלע הבסיס.
יגוץ ומארי תהו האם ייתכן שמים הגיבו עם הסלעים האולטרה-מאפיים העמוקים של מאדים באופן שיצר את החרסית שמכסה את פני המאדים כיום. הם פיתחו מודל פשוט של כימיית סלעים, על סמך מה שידוע על אופן האינטראקציה של סלעי יסוד עם סביבתם בכדור הארץ.
הם יישמו את המודל הזה על מאדים, שהקרום שלו, כך סבורים המדענים, מורכב ברובו מסלע יסוד העשירים במינרל אוליבין. הצוות השתמש במודל כדי להעריך את השינויים שסלע עשיר באוליבין עשוי היה לעבור, בהנחה שמים התקיימו על פני המאדים שני מיליארד שנים לפחות, והאטמוספרה הייתה מלאה ב-CO2.
"בתקופה הזאת בתולדות מאדים, אנחנו חושבים ש-CO2 נמצא בכל מקום, בכל פינה, וגם המים המחלחלים דרך הסלעים מלאים ב-CO2", אמר מארי.
במשך יותר ממיליארד שנים, מים שחלחלו דרך הקרום הגיבו באיטיות עם האוליבין – החמצן נקשר לברזל, וכתוצאה מכך נפלט מימן ונוצר הברזל המחומצן האדום שנותן למאדים את הצבע האיקוני שלו. המימן החופשי הצטרף ל-CO2 שבמים ונוצר מתאן. עם הזמן האוליבין נהפך לסרפנטין, גם הוא סלע עתיר בברזל, שהמשיך להגיב למים ונוצר סמקטיט.
עוד בנושא באתר הידען:
