Mars’ın Kayıp Atmosferi Belki de Gözlerimizin Önünde Gizli

Mars, bugün gördüğümüz soğuk çöl görüntüsünü her zaman taşımıyordu. Gezegenin yüzeyinde milyarlarca yıl önce suyun aktığına dair artan kanıtlar var. Eğer su varsa, bu suyun donmaması için kalın bir atmosfere de ihtiyaç vardı. Ancak, yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, su kurudu ve bir zamanlar karbon dioksitle dolup taşan hava dramatik bir şekilde incelemeye başladı. Bugün gezegenin etrafında sadece ince bir atmosfer kalmış durumda.

Mars’ın atmosferinin nereye gittiği sorusu, gezegenin 4,6 milyar yıllık tarihinin merkezindeki bir gizem olmuştur.

MIT’den iki jeolog, atmosfere ilişkin bu sorunun cevabının gezegenin kilinde saklı olabileceğini öne sürüyor. Science Advances dergisinde yayımlanan bir makalede, ekip Mars’ın kayıp atmosferinin büyük bölümünün gezegenin kil kaplı kabuğunda hapsolmuş olabileceğini iddia ediyor.

Araştırmacılar, Mars’ta su bulunurken, bu sıvının bazı kaya türleri arasından sızarak atmosfere yayılan karbon dioksidi yavaşça çeken ve bunu metana dönüştüren bir dizi kimyasal reaksiyonu başlatmış olabileceğini belirtiyor. Bu metan, gezegenin kil yüzeyinde ebediyen depolanabilir.

Bu tür süreçlerin Dünya’da bazı bölgelerde gerçekleştiği biliniyor. Araştırmacılar, Dünya’daki kayalar ve gazlar arasındaki etkileşimler hakkındaki bilgilerini kullanarak, benzer süreçlerin Mars’ta nasıl gelişebileceğini değerlendirdiler. Mars’ın yüzeyini kaplayan kil miktarına dayanarak, bu kilin gezegenin başlangıç atmosferinin yaklaşık yüzde 80’ine eşdeğer olan 1,7 bar karbon dioksit depolayabileceğini buldular.

Araştırmacılara göre, bu depolanan Mars’taki karbon bir gün geri kazanılıp, Mars ile Dünya arasında gelecekteki misyonları desteklemek için yakıt olarak kullanılabilir.

“Bulduğumuz verilere dayanarak, benzer süreçlerin Mars’ta da gerçekleşmiş olabileceğini gösteriyoruz ve bol miktarda atmosferik CO2’nin metana dönüştürülmüş olabileceğini ve kil içerisine hapsolmuş olabileceğini öne sürüyoruz,” diyor MIT Jeoloji Profesörü Oliver Jagoutz. “Bu metan hala mevcut olabilir ve belki de gelecekte Mars’ta enerji kaynağı olarak kullanılabilir.”

Araştırmanın baş yazarı ise son MIT EAPS mezunu Joshua Murray.

Killi Yüzeylerde

Jagoutz’un grubu, Dünya’nın litosferinin evrimini şekillendiren jeolojik süreçleri ve etkileşimleri tanımlamayı hedefliyor. 2023’te, Murray ile birlikte, karbonun hapsolmasında oldukça etkili olduğu bilinen smektit adı verilen bir yüzey kil mineraline odaklandılar. Bir smektit tanesi içinde, karbonun milyarlarca yıl boyunca bozulmadan kalabileceği birçok katman bulunuyor. Smektitin, Dünya’da meydana gelen tektonik aktivitenin bir ürünü olduğunu ve yüzeye çıktıktan sonra atmosferden yeterli miktarda karbon dioksiti çekip depolayarak gezegeni milyonlarca yıl soğutma işlevi gördüğünü gösterdiler.

Takım, Mars yüzeyinin büyük bir kısmının aynı smektit kil tabakası ile kaplı olduğunu fark etti. Acaba bu killer de Mars’ta benzer bir karbon tutma etkisi yaratmış olabilir mi?

Jagoutz, “Bu sürecin gerçekleştiğini biliyoruz ve bu kayalar ve killer Mars’ta var,” dedi. “Bu yüzden bağlantıları kurmaya çalıştık.”

Her Kenarda Karbon

Dünya’da smektitin, kıtasal plakalardaki kayaların yüzeye çıkarılmasıyla oluştuğunu belirten araştırmacılar, Mars’ta bu tür bir tektonik aktivite olmadığını belirtiyor. Ekip, bilim insanlarının gezegenin tarihini ve bileşimini bildiği doğrultuda, bu killerin Mars’ta nasıl oluşmuş olabileceğini araştırdı.

Mars yüzeyinin bazı uzak ölçümleri, gezegenin kabuğunun en azından bir kısmının, smektitleri oluşturan ultramafik volkanik kayalar içerdiğini gösteriyor. Diğer gözlemler ise, suyun aktığı ve alttaki taşlarla etkileşime girdiği, Dünya’daki nehirlerle benzer jeolojik desenler ortaya koyuyor.

Jagoutz ve Murray, suyun Mars’ın derin ultramafik kayalarıyla etkileşime girmesi sonucunda bugünkü yüzeydeki killleri üretip üretemeyeceğini merak ettiler. Bir basit kaya kimyası modeli geliştirdiler ve bunun Mars’ta nasıl gelişebileceğini tahmin ettiler.

Mars’ın kabuğunun büyük ölçüde olivin minerali açısından zengin volkanik kayalardan oluştuğu düşünülüyor. Ekip, yüzeyde en az bir milyar yıl boyunca su bulunduğunu ve atmosferin kalın bir karbon dioksit tabakasıyla dolu olduğunu varsayarak olivin zengini kayanın ne tür değişiklikler geçirebileceğini tahmin etmek için modeli kullandı.

Murray, “Mars tarihi boyunca, CO2 her köşede var, ve kayalar arasından sızan su da CO2 ile dolu,” diyor.

Yaklaşık bir milyar yıl boyunca, suyun ince bir şekilde kabuk içinde süzülmesi, olivine ile yavaşça reaksiyona girdi. Bu süreçte suyun içindeki oksijen molekülleri demire bağlanarak, serbest hidrojen salarak gezegene kırmızı rengi veren oksitlenmiş demir oluşturdu. Bu serbest hidrojen daha sonra su içindeki karbon dioksidi metana dönüştürdü. Reaksiyon ilerledikçe, olivin yavaşça serpantin olarak bilinen başka bir demir açısından zengin kayaya dönüşecekti ve bu da suyla etkileşerek smektit oluşturacaktı.

“Mektit killerinin karbon depolama kapasitesi oldukça yüksektir,” diyor Murray. “Bu nedenle, mevcut bilgileri kullanarak bu minerallerin Dünya’da nasıl depolandığını inceledik ve Mars yüzeyinde bu kadar çok kil varsa, bu killer içinde ne kadar metan depolanabilir olduğunu hesapladık.”

Jagoutz ve Murray, Mars’ın smektit tabakalarının 1.100 metre derinliğinde olduğunu varsayarak, bu kadar yoğun bir kil katmanının, gezegenden kaybolduğu düşünülen atmosferdeki karbon dioksitin çoğunu depolayabileceğini buldular.

Murray, “Mars’taki küresel kil hacimleri tahminlerimiz, gezegenin başlangıçtaki CO2’sinin önemli bir kısmının organik bileşikler olarak kil zengini kabuk içinde hapsedilmiş olduğunu gösteriyor,” diye ekliyor. “Bir bakıma, Mars’ın kaybolan atmosferi, gözlerimizin önünde gizli olabilir.”

Bu yazı sciencedaily sitesinde yayınlanmıştır.