Atmosferas anóxicas em Marte impulsionadas por vulcanismo: implicações para ambientes anteriores e vida

Diagrama esquemático mostrando a fotoquímica de enxofre dominante e as vias durante Marte vulcanicamente ativo, “vol.” Indica um vulcão. Com base na provável química do magma (ver texto), o gás de enxofre vulcânico mais importante é geralmente o SO2. As reações de oxidação atmosférica transformam SO2, H2S e S2 em aerossóis de ácido sulfúrico, enquanto a fotoquímica em atmosferas redutoras também produz aerossóis de polissulfur (S8). Além disso, há deposição direta de SO2 na superfície como outro sumidouro em S. H2O e as concentrações de CO2 são assumidas como sendo tamponadas por grandes reservatórios subterrâneos e superficiais. O sulfeto de carbonila (OCS) é capaz de se acumular por meio de reações com compostos sulfurantes e CO.

Marte hoje não tem vulcanismo ativo e sua atmosfera é oxidante, dominada pela fotoquímica de CO2 e H2O. Usando um modelo fotoquímico unidimensional, consideramos se fluxos de gases vulcânicos plausíveis poderiam ter mudado o estado redox da atmosfera marciana passada para condições redutoras.

Em nosso modelo, a quantidade total e as proporções dos gases vulcânicos dependem do conteúdo de água, da pressão de saída de gás e da fugacidade do oxigênio da fonte de fusão. Descobrimos que, com parâmetros de derretimento razoáveis, a atmosfera marciana passada (cerca de 3,5 Gyr até o presente) poderia ter facilmente alcançado condições redutoras e anóxicas com níveis modestos de vulcanismo,> 0,14 km³ / ano, bem dentro da faixa de estimativas anteriores. Contra-intuitivamente, também descobrimos que derretimentos mais redutores com fugacidade de oxigênio mais baixa requerem maiores quantidades de vulcanismo para mudar uma paleo-atmosfera de oxidante para redutora.

A razão é que o enxofre é mais estável em tais fundidos e os fluxos absolutos mais baixos de gases contendo enxofre mais do que compensam os aumentos nas proporções de H2 e CO. Esses resultados implicam que o antigo Marte deveria ter experimentado períodos com atmosferas anóxicas e redutoras, mesmo no meio da Amazônia, sempre que a liberação de gases vulcânicos foi mantida em níveis suficientes. As condições anóxicas redutoras são potencialmente favoráveis à síntese de compostos orgânicos prebióticos, como aminoácidos, e são, portanto, relevantes para a possibilidade de vida em Marte.

Além disso, as condições de redução anóxica devem ter influenciado o tipo de minerais que foram formados na superfície ou depositados da atmosfera, como o polissulfur elementar (S8) como uma assinatura de atmosferas redutoras anteriores. Finalmente, nossos modelos nos permitem estimar a quantidade de sulfato atmosférico de origem vulcânica depositada ao longo da história de Marte, aproximadamente 10⁶ a 10⁹ Tmol, com uma propagação dependendo do histórico da taxa de liberação de gases e das condições da fonte magmática.

Publicado em 27/03/2021 19h58

Artigo original:

http://astrobiology.com/2021/03/anoxic-atmospheres-on-mars-driven-by-volcanism-implications-for-past-environments-and-life.html

Estudo original:

https://arxiv.org/abs/2103.13012