Kam unikla většina vody z Marsu? Nikam!

TLDR: Tým vědců z NASA JPL s pomocí simulací, ale i dlouhodobých pozorování družic a sond na Marsu zjistil, že se jeho oceány (nejspíše nevratně) vsákly do marťanské kůry. Studie tu

Hluboké oceány na Marsu

Dávní Řekové a Arabové se dívali na tu zářivou červenou tečku na obloze se strachem z válek na naší planetě, moderní „hitovky“ jako Mars útočí pak se strachem z války s marťany. Není tomu dávno, co jsme si mysleli, že na Marsu skutečně nějaká civilizace je, protože se nám v dalekohledech jevil protkán sítí kanálů nebo dálnic. Až lepší dalekohledy a později družice a sondy ukázaly, že Mars je sušší a zdechlejší, než anglický humor.

Stejná pozorování však ukázala, že Mars někdy v pradávné minulosti vodou vládl. Na půlce planety se rozléhal velký oceán, tu a tam jezero či rybníček -když rybníčkem nazvete vodní masu po impaktu asteroidu. Právě v takovém impaktním kráteru Jezero se nacházelo …inu jezero vody a proto tam přistála letos na jaře sonda NASA Perseverance. Proč asi? Protože člověk když vidí rybníček, hned si představuje kačky a Rákosníčka. Sice tak pokročilý život exobiologové na Marsu nepředpokládají, ale nějaký jednobuněčný chrchel…. nebo vícebuněčný proto-rákosníček možná vzniknout mohl. Více tu v článku.

Vždycky se tak nějak mlčky předpokládalo, že vodní masa z Marsu postupně unikala miliardy let především kvůli dvěma věcem. Mars je vcelku drobek a tak jeho slabší gravitace prostě neudrží tolik atmosféry, která pak povrch nechrání proti vlivu Slunce. Mnohem větší průšvih je, že Mars nemá už miliardy let tektonickou aktivitu …a úplně největším problémem je, že Mars už nemá několik miliard let tektonickou aktivitu. Teoreticky jde o jeden problém, ale je na tolik významný, že jsem jej uvedl hned dvakrát …protože má právě i dvojitou účinnost.

Věřte tomu nebo ne, ale tenhle obrázek byl kdysi APOD! Zdroj: Ellen Ropper/APOD/Public Domain
Věřte tomu nebo ne, ale tenhle obrázek byl kdysi APOD! Zdroj: Ellen Ropper/APOD/Public Domain

Za prvé: Desková tektonická aktivita je také důkazem aktivního tekutého jádra, které je jako dynamo generátorem magnetosféry kolem planety. Naše planeta má štít funkční, což nás chrání před vlivem Slunce či kosmickými částicemi ze zbytku Galaxie. To nám pak sekundárně zajišťuje hustou atmosféru. Marsovské dynamo již dávno vychladlo, kvůli čemuž sic nemá nulovou, ale stejně jen slabou magnetosféru, která jej moc nechrání …což jak zajisté uznáte, je k prdu. Právě v tom vědátoři vždy viděli příčinu úniku atmosféry, a tím i vodní masy (páry) z Marsu.

Za druhé: Sopečná aktivita skrze přetavení hornin a nerostů vypouští hromadu látek do atmosféry, čímž doplňuje (byť o smradlavější části) její složení. Umožňuje tak recyklaci planetární kůry a uvolnění chemických prvků v ní obsažených, včetně molekul vody, které se tak navrací do koloběhu.

Vědátoři se nakonec nesjpíše nemýlili. Jen k tomu došlo ne z první příčiny, ale spíše kvůli druhé.

Mars je jako houba, suchá houba.

Revoluční příspěvek do Marťanské debaty byl publikováno v ještě teplém čísle dubnového vydání časopisu Science a březnové 52. Lunar and Planetary Science Conference. Hlavní autorka, dánská vědátorka Eva Schellerová z Caltechu ve spolupráci s NASA Jet Propulsion Laboratory zjistila, že absolutně neštymují modely úniku vodní páry skrze atmosféru, především kvůli poměru izotopů vodíku.

Eva Scheller, jako hlavní autorka publikace ze Science… a vůbec jsme tu fotku nečmajzli z Facebooku. Zdroj: Facebook Eva Scheller

S vodíkem (H) se to totiž má tak: V učebnicovém příkladu chemického prvku máme v jádru obvykle stejný počet protonů a neutronů. Vedle toho existují i jeho izotopy s jiným počtem neutronů, což asi znáte i z povídání o uranu. Vodík je ale v drtivé většině mrška jedna lehká, která má jen jeden proton obletovaný jedním elektronem, proto mu říkáme protium. Ano, samože existuje i slušně vychovaný vodík s neutronem tulícím se k protonu v jádře – říkáme mu deuterium (D) neboli těžký vodík. Jenom je ho sakra málo! Na Zemi najdete v mořské vodě zhruba poměr 1 D na 10 000 H plus minus autobus.

A teď ten fištrón – při odfukování lehkých prvků ze svrchních vrstev atmosféry kvůli slunečnímu větru, je mnohem vyšší šance, že se do kosmu odfoukne lehký vodík (H), než těžký vodík (D). Ergo by za ty miliardy let, při kterých „vysychal“ Mars, měl pomalu a setrvale vzrůst poměr D/H. Pozorování však ukazují něco jiného!

Článek Evy Scheller a jejích kolegů se na to podíval dvojím okem, simulací a z dat sond na místě.

Díky pozorování družic a sond tak nějak zhruba tušíme, kolik bylo vody na Marsu v dobách jeho nejvlhčejšího období. Vědátoři to uvádějí prostřednictvím „ekvivalentu globální vrstvy“ (GEL), což je ve zjednodušení „hloubka celoplanetárního oceánu, KDYBY byl celý povrch planety aproximován ideální koulí a voda se po něm rovnoměrně rozprostřela“. V nejvlhčejším období, zhruba 4,1 miliardy let nazpět, se předpokládá na Marsu rozsah GEL 100 – 1500 metrů. Ano čtete správně, hypotetický oceán, možná až kilometr a půl hluboký!

Současný pozorovaný poměr izotopů vodíku D/H nám naznačuje výrazně menší unik vody skrze atmosféru (a odfouknutí slunečním větrem) než jsme předpokládali. A už vůbec by to nestačilo na kompletní vysušení veškeré vody na Marsu. Když k tomu navíc připočteme přírůstek vody skrze asteroidy, máme tu jednu kosmickou záhadu s oceánem, co si s námi hraje na schovku.

V tomto naprosto jednoduchém obrázku z publikace je schematicky ukázán vodní cyklus na Marsu (jeho přírůstky a ztráty) a jeho změny v průběhu geologických období Noachianské, Hesperianské a Amazonianské periody. Zdroj: Scheller et al., Science 372, 56–62 (2021) 2 April 2021

Arnie měl pravdu!

No, nebudu vás natahovat a rovnou prozradím, co už tušíte: „Voda se nějak vsákla do Marťanské kůry“! Zadržte své „Třikrát hurá„, protože jednoduchým vykopáním studny si budoucí obyvatelé Marsu doušek čistého oceánu bohužel nezajistí. Voda se totiž v marťanské kůře navázala chemicky, procesem minerální hydratace. Tento proces známe i ze Země a probíhá dvěma způsoby. V tom známějším jsme schopni reakcí vody (H2O) a oxidu nějaké látky vytvořit dvojitý hydroxid (OH)2. Kdo ze zkušeností ze staveb teď křičí nahlas „hašené vápno„, pravdu dí! Oxid vápenatý totiž velmi rád reaguje s vodou a vytváří hydroxid vápenatý skrze reakci CaO + H2O -> Ca(OH)2. Druhým způsobem ztráty vody při reakci s horninami je chemické navázání H2O přímo do její krystalické mřížky. Tak i na naší vlhké Zemi vznikají jílovité minerály, granáty, chlority, kyanity či (Elon?) muskovity.

A o jakém množství vody vlastně mluvíme? Vezmeme-li v potaz současný poměr D/H i s možností jeho změn v minulosti Marsu, počáteční stav jakožeoceánu GEL 100 – 1500 m, a zamícháme-li do toho všechna pozorování, která ukazuje na vysušení Marsu zhruba už v době před 3 miliardami let, dostaneme se k zajímavým číslům. Doktorandka Eva Scheller ve svém článku dochází k tomu, že výparem a ztrátou do kosmu unikl pouze zlomek, možná jen zlomeček celého objemu oceánu. Na Marsu by tak v horninách mělo být vázáno buď 30 % nebo v nejdivočejších mezích až 99 % marťanské vody!! A to už je věru dost potenciálních rybníčků.

Znamená toto zrůdné číslo, že jednou taková budoucnost čeká i naši Zemi, že se všechna voda „chemicky vsákne“ do kůry a my budeme mít celoplanetární Saharu? Naštěstí ne! Tady se opět o slovo hlásí desková tektonika. Díky deskové tektonice zanořující oceánskou kůru do svrchního pláště dochází k jejímu přetavení , tím jsou hydratované minerály recyklovány, a díky sopečným plynům se navrací molekuly vody do oběhu. Mars však recyklaci kůry vlivem deskové tektoniky postrádá a k recyklaci vody u něj nedochází.

Hned vás asi napadne „Tak prostě ty horniny nějak převaříme v hrnci, případně přisypeme chemický sajrajt a bude„. No bylo by, kdybyste byli schopni přetavit za sekundu tuny horniny jako pozemské sopky. I ty malé sopečky na Islandu mají vcelku výkon. Ale tuším, že Vy tak rychle vyměňovat obsah hrnce nedokážete. Nicméně, v dávné budoucnosti plné supertechnologií, jako jsou fúzní reaktory, celoplanetární motory (Wandering Earth) nebo terraformační věže WeylandYutani na LV-426 (Alien 2) se něčeho takového třeba dočkáme.

Nakonec, když to vezmu kolem a kolem, nejpřesněji to popisoval starý dobrý film Totální Odvolání. A myšlenka přetavit Mars pár tisícem fakt silných atomovek detonovaných pod povrchem by taky nebyla k zahození …pokud jsme tedy banda ignorantů ignorující radiaci a zničení hypotetických pozůstatků marťanského biomu. Než tedy nějakého bláznivého raketového mužíka napadne „terraformovat“ Mars hrubou silou, snad nám Perseverance a další sondy stihnou podat více informací o tom, zdali na Marsu někdy byl/je život.

Já si mezitím jdu pustit stream z Islandské „turistické“ sopky Geldingadalur a budu vděčný za to, jak nám naše planeta umožňuje dýchat a bumbat.

[JaRon Tomáštík]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama