Образование твердогазового карбоната во время пылевых событий на Марсе

Oct 12, 2023

Совместная исследовательская группа под руководством доктора Сяохуэй Фу и доктора Чжунчэнь Ву из Шаньдунского университета, Китай, предложила новый механизм образования карбонатов в процессе активности марсианской пыли на основе симуляционных экспериментальных исследований.

Карбонаты — общие продукты водных процессов на Земле. На Марсе карбонатные минералы считались поглотителем ранней плотной атмосферы CO2. Орбитальные спектроскопические исследования выявили карбонаты в нескольких изолированных местах на поверхности Марса. Следовые количества карбоната были обнаружены в современной глобальной пыли как орбитальными аппаратами, так и марсоходами. Однако их источники и механизмы формирования в настоящее время до сих пор неясны. Команда предполагает, что карбонат мог образовываться непосредственно в атмосфере, богатой CO2, в результате электрохимических процессов во время активности марсианской пыли.

Чтобы проверить это, они смоделировали электростатический разряд (ESD) в атмосферных условиях, подобных марсианским. Различные минералы, обнаруженные в марсианской пыли (силикаты, сульфаты кальция, галогенные минералы и (пер)хлорат), были подвергнуты процессу электростатического разряда в марсианской камере. Новообразованные карбонаты были идентифицированы методами рамановской и средней инфракрасной спектроскопии в ходе реакций ЭСД с галогенидами (NaCl, MgCl2, NaBr) и (пер)хлоратами (NaClO3, NaClO4) в качестве исходных минералов.

На основе симуляционных экспериментов они предложили гетерогенные электрохимические реакции газ-твердое тело во время активности пыли в качестве нового механизма образования марсианских карбонатов. «Образование и нехватка карбонатных обнажений на Марсе до сих пор остается загадкой. В отличие от традиционных механизмов образования карбонатов, взаимодействия твердого тела и газа, вызванные электростатическим разрядом в деятельности марсианской пыли, не зависят от жидкой воды», — сказал Фу.

Электрохимические процессы, возникающие в результате деятельности пыли, могут удалять значительные количества газообразного CO2 из марсианской атмосферы и сохранять его в течение геологических временных масштабов. Атмосферный CO2 на Марсе, по-видимому, затвердел в виде карбонатов, по крайней мере, с раннего амазонского периода до настоящего времени. «Эти новые захватывающие результаты дополняют растущее количество доказательств того, что атмосферный CO2 затвердевает в виде карбонатов, по крайней мере, из раннего амазонского периода и присутствует на Марсе». - сказал Ву. Общее количество CO2, поглощенное деятельностью марсианской пыли в эпоху Амазонии, было оценено на основе выхода карбонатов в экспериментах по ESD, которые, возможно, превратили ~ 0,56 мбар CO2 в карбонат в результате деятельности марсианской пыли за последние 3,0 млрд лет.

Активность марсианской пыли часто происходит на современном Марсе. Они существуют очень долго и покрывают большие площади Марса. Это исследование также показывает, что на Марсе все еще продолжаются активные химические взаимодействия между поверхностью и атмосферой. Активность марсианской пыли играет ключевую роль в эволюции марсианской атмосферы и циклов углерода и хлора на современном Марсе.

Образование твердого газообразного карбоната во время пылевых явлений на Марсе, National Science Review (открытый доступ)

Астробиология

Соучредитель SpaceRef, член Клуба исследователей, бывший сотрудник НАСА, выездные команды, журналист, специалист по космосу и астробиологии, бывший альпинист.