O hidrogênio em atmosferas de planetas rochosos tem sido invocado em argumentos para estender a zona habitável através do aquecimento com efeito de estufa N2-H2 e CO2-H2, e fornecer condições atmosféricas adequadas para a produção eficiente de moléculas prebióticas.
Na Terra e nos corpos do tamanho de Super-Terra, onde envelopes primordiais ricos em H2 são rapidamente perdidos no espaço, a eliminação de gases vulcânicos pode atuar como uma fonte de hidrogênio, desde que se equilibre com a taxa de perda do topo da atmosfera. Aqui, mostramos que os planetas do tipo Terra e do tipo Marte podem sustentar frações de H2 atmosféricas de vários por cento nas faixas de fO2 magmáticas relevantes.
Em geral, isso requer que o escape de hidrogênio opere um pouco menos eficientemente do que o limite de difusão. Utilizamos um modelo termodinâmico de desgaseificação de magma para determinar quais combinações de oxidação de magma, fluxo vulcânico e eficiência de escape de hidrogênio podem acumular níveis apreciáveis de hidrogênio na atmosfera secundária de um planeta. Em um planeta semelhante à Terra Arqueana e com um fO2 magmático semelhante, sugerimos que a proporção de mistura de hidrogênio atmosférico poderia estar na faixa de 0,2 a 3%.
Um planeta em erupção de magmas ao redor do buffer Iron-Wustite (IW) (ou seja, ~ 3 log de unidades de FO2 abaixo da do Archean Earth), mas com fluxos vulcânicos semelhantes e taxas de perda de H2 em relação à Terra primitiva, poderia sustentar uma atmosfera com aproximadamente 10-20 % H2. Para um planeta do início de Marte com magmas em torno de IW, mas uma faixa mais baixa de pressões de superfície e fluxos vulcânicos em comparação com a Terra, é possível uma taxa de mistura de H2 atmosférica de 2-8%. No início de Marte, essa proporção de mistura de H2 poderia ser suficiente para desglaciar o planeta.
No entanto, a sensibilidade desses resultados ao conteúdo magmático primário da água e aos fluxos vulcânicos mostra a necessidade de melhores restrições na eficiência da reciclagem da crosta e no conteúdo da água do manto no início de Marte.
Publicado em 25/07/2020 18h18
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