Um modelo acoplado de aquecimento episódico, oxidação e transições geoquímicas no início de Marte

Duração integrada dos intervalos de aquecimento em função dos fluxos de H na atmosfera marciana. As linhas coloridas mostram o período de aquecimento integrado de 4,1 Gya em diante (média do conjunto de 256 execuções em cada ponto) como uma função da taxa média de entrada de gás redutor (H2) para a atmosfera ao longo de todo o intervalo de simulação de 4,5 Gy. As cores indicam a razão de variabilidade assumida u [especificamente, a taxa de entrada máxima possível em um intervalo de 0,1 My em relação ao valor médio variável de tempo ut]. As linhas brilhantes centrais mostram os valores médios, enquanto o sombreado mais claro indica 1-a desvio da média do conjunto. Os resultados mostram que quando a variabilidade da fonte é alta (linhas ciano, azul e verde), isso aumenta fortemente a duração total de aquecimento para taxas de entrada H fisicamente razoáveis (consulte as linhas pretas verticais).

Reconciliar a geologia de Marte com modelos de evolução atmosférica continua sendo um grande desafio.

A geologia marciana é caracterizada por evidências anteriores de água líquida de superfície episódica e geoquímica indicando uma transição lenta e intermitente de condições superficiais mais úmidas para secas e mais oxidantes.

Aqui apresentamos um novo modelo incorporando injeção aleatória de redução de gases de efeito estufa e oxidação devido ao escape de hidrogênio, para investigar as condições responsáveis por essas diversas observações. Descobrimos que Marte poderia ter passado por uma transição repetida de condições atmosféricas redutoras (rico em H2) para oxidantes (rico em O2) em sua história inicial.

Nosso modelo prevê um início geralmente frio de Marte, com temperaturas médias anuais abaixo de 240 K. Se as taxas de liberação de gás de redução de pico e os níveis de CO2 de fundo forem altos o suficiente, ele exibe intervalos de aquecimento episódicos suficientes para degradar as paredes da cratera, formar redes de vales e criar outros sistemas fluviais / recursos lacustres. Nosso modelo também prevê o acúmulo transitório de O2 atmosférico, o que pode ajudar a explicar a ocorrência de espécies minerais oxidadas, como óxidos de manganês na cratera Gale.

Sugerimos que a aparente transição de Noachian – Hesperian da deposição de filossilicato para a deposição de sulfato há cerca de 3,5 bilhões de anos pode ser explicada como um resultado combinado do aumento da oxidação planetária, diminuição da disponibilidade de água subterrânea e diminuição do fluxo do impactor de bólido, que desacelerou dramaticamente a remobilização e termoquímica destruição de sulfatos superficiais. Em última análise, variações rápidas e repetidas no clima inicial de Marte e na química da superfície teriam apresentado desafios e oportunidades para qualquer vida microbiana emergente.

Publicado em 13/03/2021 14h15

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