Chlorowodór na Marsie pojawił się w miejscu i porze roku, które trudno wyjaśnić typowymi procesami atmosferycznymi. Sonda ExoMars Trace Gas Orbiter wykryła gaz nad spękanym terenem w rejonie wulkanu Alba Mons. Zdaniem badaczy najbardziej prawdopodobnym źródłem jest magma pozostająca pod powierzchnią. To kolejna wskazówka, że Czerwona Planeta może być geologicznie uśpiona, a nie martwa.
Chlorowodór na Marsie zwrócił uwagę badaczy
Alba Mons jest największym marsjańskim wulkanem pod względem zajmowanej powierzchni. To właśnie w jego rejonie naukowcy zidentyfikowali nietypowe sygnały chlorowodoru, czyli HCl — gazu o ostrym, drażniącym zapachu, który na Ziemi występuje między innymi w emisjach wulkanicznych.
Obserwacje wykonano za pomocą sondy ExoMars Trace Gas Orbiter, znanej jako TGO. Zespół kierowany przez Alexandra Trokhimovskiya, z udziałem Daniela Mège’a z Centrum Badań Kosmicznych PAN, połączył pomiary atmosfery ze szczegółową analizą powierzchni. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Science Advances”.
Autorzy wskazują, że lokalne uwalnianie gazu z podziemnego źródła magmowego najlepiej pasuje do zgromadzonych danych. Nie oznacza to jednak zaobserwowania erupcji ani wypływu świeżej lawy.
Dlaczego pora roku ma tak duże znaczenie?
Samo wykrycie HCl nie wystarcza, aby wskazać na wulkanizm. Chlorowodór na Marsie obserwowano już wcześniej, a duża część jego sezonowej zmienności wydaje się związana z obiegiem pyłu i wody.
Nowe zainteresowanie wzbudziły sygnały występujące wczesnym latem na półkuli północnej, w pobliżu aphelium — punktu orbity, w którym Mars znajduje się najdalej od Słońca. Północne lato jest przez to chłodniejsze od południowego.
Nietypowe detekcje powtarzały się w tym samym regionie i sezonie, zamiast układać się w szeroko rozproszony wzorzec. Gaz występował ponadto w dolnych warstwach atmosfery. Takie połączenie cech skłoniło naukowców do poszukiwania źródła w gruncie, a nie wyłącznie w reakcjach zachodzących w powietrzu.
Gaz mogą uwalniać szczeliny odblokowywane przez lód
Zdjęcia z kamery CaSSIS na pokładzie TGO pokazały w okolicy Alba Mons wąskie szczeliny oraz zmiany zabarwienia powierzchni. Niektóre pęknięcia występują w skupiskach rozciągających się na dziesiątki kilometrów.
Badacze przypuszczają, że szczeliny mogą stanowić drogi ucieczki gazów z głębszych warstw planety. Przebarwienia wokół nich przypominają ślady pozostawiane przez substancje wydobywające się z ziemskich fumaroli, czyli otworów emitujących gazy wulkaniczne.
Sezonowość zjawiska może wynikać z obecności lodu. Zimą, przy temperaturach spadających do około −120°C, zamarznięty materiał mógłby blokować pęknięcia lub zatrzymywać chlorowodór. Gdy robi się cieplej, lód sublimuje — przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy — umożliwiając uwolnienie HCl do atmosfery.
To proponowany mechanizm, który łączy podziemne źródło gazu z warunkami na powierzchni. W tym scenariuszu chlorowodór wydostawałby się z wnętrza Marsa, a sezonowa pokrywa lodowa regulowałaby jego uwalnianie.
Sygnał liczony w częściach na miliard
Zarejestrowane ilości gazu były niezwykle małe: jego stężenie określa się w częściach na miliard. Wykrycie tak słabego sygnału wymaga bardzo czułych instrumentów, zwłaszcza gdy źródło może działać nieregularnie.
Daniel Mège podkreślał, że znalezienie lokalnego śladu podczas orbitalnych obserwacji całej atmosfery było szczególnie trudne. Duża część pracy polegała następnie na sprawdzeniu, czy znane procesy chemiczne mogą wyjaśnić wyniki bez odwoływania się do magmy.
Naukowcy rozważali kilka możliwości: bezpośrednie odgazowywanie podziemnego źródła wulkanicznego, procesy związane z wulkanami błotnymi oddziałującymi z magmą oraz uwalnianie chloru ze związków obecnych na powierzchni. Ich zdaniem lokalne źródło magmowe najspójniej wyjaśnia zarówno położenie detekcji, jak i pobliskie struktury geologiczne.
Mars ma długą historię wulkanizmu
Czerwona Planeta była szczególnie aktywna wulkanicznie około 3,7–3 miliardów lat temu, w okresie hesperyjskim. Jej powierzchnia zachowała rozległe ślady dawnych erupcji oraz olbrzymie wulkany, w tym Olympus Mons.
Część formacji wskazuje również na znacznie młodszą aktywność, liczoną w milionach lub dziesiątkach milionów lat. W przypadku Olympus Mons rozważano epizody sprzed około dwóch milionów lat.
Do tego obrazu dochodzą marsjańskie trzęsienia i modele sugerujące, że we wnętrzu planety mogą nadal istnieć obszary dostatecznie gorące, aby utrzymywać magmę. Chlorowodór stanowi potencjalnie niezależny sposób sprawdzania tej możliwości.
Aktywność magmowa pod powierzchnią nie musi jednak oznaczać trwającej erupcji. Gorąca magma może pozostawać w skorupie i uwalniać gazy podczas długich okresów spoczynku wulkanu.
Co odkrycie oznacza dla poszukiwania życia?
Najbardziej interesującą konsekwencją byłoby istnienie podziemnych systemów hydrotermalnych. Jeśli magma ogrzewa wodę i otaczające skały, może tworzyć środowisko zapewniające energię oraz osłonę przed surowymi warunkami na powierzchni.
Z tego powodu Mège uważa okolice szczelin Alba Mons za obiecujący kierunek poszukiwań. Trzeba jednak oddzielić możliwość istnienia sprzyjającego środowiska od obecności organizmów. Wykrycie HCl nie potwierdza ani mikroorganizmów, ani działającego systemu hydrotermalnego.
Nowe obserwacje dostarczają przede wszystkim wskazówki dotyczącej wnętrza planety. Dalsze pomiary mają pomóc ustalić, skąd dokładnie pochodzi gaz i czy pod Alba Mons rzeczywiście pozostaje aktywne źródło magmy.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Science Advances .