Modeli koji su dosad objašnjavali kemiju drevnog Marsa počivali su na pretpostavci koja nikada nije bila temeljito provjerena.
Kamen koji je voda mijenjala na Marsu mogao je biti sasvim drukčiji od onoga što su znanstvenici desetljećima uzimali zdravo za gotovo. Nova studija objavljena u Journal of Geophysical Research: Planets pokazuje da feldspat — stijena bogata kalcijem, natrijem i aluminijem — pod uvjetima drevnog Marsa lako proizvodi karbonate bogate kalcijem i željezom, dok bazaltna, magnezijem bogata stijena to čini samo u kratkim epizodama vlaženja.
To je važno jer Mars na površini ima dramatično manje karbonata nego što klimatski modeli predviđaju. Planet je prije više od tri milijarde godina vjerojatno imao gustu atmosferu bogatu ugljikovim dioksidom, a karbonati su upravo zapis o tome gdje je taj ugljik završio. Do sada se nije znalo zašto se pronađeni karbonati dijele u dvije kemijski različite skupine.
Što su simulacije pokazale
Vodio je istraživanje Chang-Chin Wang, doktorand Sveučilišta u Tokiju, u suradnji s izvanrednim profesorom Mohitom Melwani Daswanijem s instituta ELSI i profesorom Tomohirom Usuijem. Tim je izgradio jednodimenzionalne termokemijske modele koji simuliraju kako voda prolazi kroz stupce bazaltne ili feldspatima bogate stijene u hladnim uvjetima bogatim ugljikovim dioksidom.
Praćena je kemija vode kroz kratke epizode od nekoliko godina do dugih razdoblja od sto tisuća godina, uz dva načina kretanja vode: difuziju kroz stajaću vodu i procjeđivanje koje oponaša tok podzemne vode. Rezultat je jasan — feldspatima bogata stijena stvara karbonate bogate kalcijem i željezom u većini testiranih scenarija, dok bazalt to čini samo dok se ne otopi dovoljno magnezijevih minerala koji kemiju guraju prema magnezijevim karbonatima.
Praktična posljedica za buduće misije je konkretna: tamo gdje se na površini nađu karbonati bogati kalcijem i željezom bez tragova olivina — minerala koji preživi samo ograničenu reakciju s vodom — izvorišna stijena gotovo sigurno je bila feldspatima bogata, a ne bazaltna.
Voda koja kopa, a ne stoji
Simulacije su otkrile i nešto što dosad nije bilo jasno razdvojeno. Podzemna voda koja se procjeđuje bila je znatno učinkovitija u stvaranju karbonata od stajaće vode, ali ih je ujedno otapala blizu površine i ponovno taložila dublje pod zemljom.
To nudi mehanizam za ono što je dosad izgledalo kao paradoks: Mars možda drži znatnu zalihu karbonata, i ugljika zatvorenog u njima, skrivenu ispod površine koja se čini siromašnom karbonatima. Drugim riječima, planet nije izgubio ugljik — možda ga je samo zakopao.
Autori zaključuju da razlika u sastavu marsovskih karbonata nije samo zapis o klimi i hidrologiji, nego i otisak kore kroz koju je ta voda tekla. Kao mete budućih misija ističu terene bogate feldspatima i bušenje podzemlja.
Pitanje koje studija ostavlja otvorenim
Ovdje se otvara ono što istraživanje ne rješava. Ako je Mars doista imao gustu atmosferu bogatu ugljikovim dioksidom, a podzemni procesi tako učinkovito stvaraju karbonate, gdje je dokaz o količini vode potrebnoj za takvu reakciju na globalnoj razini? Modeli rade sa stupcima stijene u laboratorijskim uvjetima, a Mars je planet s milijardama godina geološke povijesti koju nitko nije nadzirao.
Isti obrazac ponavlja se i u istraživanjima bliže Zemlji: klimatski modeli predviđaju rezervoare koje instrumenti ne nalaze, a onda se pretpostavke o početnim uvjetima pokažu pogrešnima. Na Marsu je ta pogreška bila pretpostavka da je voda uvijek reagirala s bazaltom, najčešćom stijenom planeta. Feldspatima bogata kora mogla je nekoć biti mnogo raširenija nego danas.
To je i upozorenje za svako modeliranje davne prošlosti, uključujući i ono o Zemljinoj klimi: rezultat ovisi o sastavu stijene koju nitko nije izravno vidio. Kod Marsa će odgovor morati doći iz bušilice, a ne iz računala.