I begynnelsen var Mars mer lik jorden. Mars hadde trolig en tykkere atmosfære. Det var varmt nok til at flytende vann dannet innsjøer og elver.
Men Mars mistet magnetfeltet sitt tidlig. Solvinden blåste vekk mye av atmosfæren. Vannet forsvant, bortsett fra is på polene, is i bakken eller vann i underjordiske lommer.
En teori har vært at Mars sitt vann slapp ut fra atmosfæren og forsvant ut i rommet.
Men dette kan ikke være hele forklaringen, ifølge en ny studie publisert i tidsskriftet Science.
Tidligere forskning tyder på det en gang var nok vann på Mars til å dekke planeten med et 100 - 1500 meter dypt hav, ifølge artikkelen.
Data fra romfartøy tyder imidlertid på at vanntapet fra atmosfæren ikke har vært stort nok til å forklare hvor alt ble av.
Bergarter med vann
Forskere bak en ny studie mener at mye av vannet isteden ble lukket inn i mineraler i Mars-overflata.
Ifølge studien finnes 30 og 99 prosent av vannet fremdeles i bakken. Tallet kommer an på hvor mye vann som var der fra starten av.
Rovere og romfartøy i bane rundt Mars har nemlig oppdaget at det er bergarter på planeten som har vann i seg.
Vann kan bli fanget i stein ved kjemiske reaksjoner som gjør at det blir en del av krystallstrukturen i mineraler, ifølge Wikipedia. Leire er et eksempel, skriver nettstedet Ask an Astronomer.
Forskerne bak den nye artikkelen skriver at det er oppdaget store reservoarer av mineraler med vann på Mars. Potensielt er det bundet opp nok vann i bakken til å dekke planeten i et hav som er flere hundre meter dypt, skriver de.
Hydrogen som stikker av
Forskerne så også på den kjemiske sammensetningen av Mars sin skorpe og atmosfære, spesielt fordelingen av hydrogen og deuterium.
Dette forteller noe om hvor mye vann som går tapt fra atmosfæren.
Vann er laget av hydrogen og oksygen. Noen hydrogenatomer, omtrent 0,02%, har et nøytron i kjernen i tillegg til et proton. Det kalles da for deuterium og er tyngre enn vanlig hydrogen.
Vanlig hydrogen slipper lettere ut av atmosfæren enn den tyngre versjonen. Vanntap ut i rommet vil derfor vises i forholdet mellom hydrogen og deuterium, ifølge en artikkel om studien fra NASA. Stort vanntap fra atmosfæren vil gjøre at det blir mye deuterium igjen på Mars.
- Vanntap fra atmosfæren forklarer ikke fullt ut dataene vi har for hvor mye vann som en gang eksisterte på Mars, sier en av forskerne bak studien, Eva Scheller, i artikkelen fra NASA.
Mye forsvant før 3,7 milliarder år siden
Forskerne laget en simulering av hvor mye vann Mars har tapt over tid ved å se på tre faktorer: vulkansk avgassing, tap av vann til atmosfæren og vann som ble tatt opp i mineraler i bakken. De sammenlignet med hydrogen-deuterium nivåer i resultater fra Curiosity-roveren og meteorittundersøkelser.
De kom fram til at Mars mistet mellom 40 og 95 prosent av vannet sitt i den geologiske perioden som kalles Noachium som var for 4,1 til 3,7 milliarder år siden. Vannmengden ble ytterligere redusert til dagens nivå for 3 milliarder år siden.
Store deler av dette vannet forsvant ned i Mars-skorpa, resten gikk tapt via atmosfæren, ifølge forskernes beregninger.
Har vært kjent en stund
Stephanie Werner har lest den nye studien. Hun er professor ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk ved Universitetet i Oslo, og forsker på planetformasjon og utvikling.
- Det er en interessant artikkel fordi forskere prøver å estimere hvor vannet kunne bli av. Mengden vann, eller mer spesifikt hydrogen, som tapes til rommet i dag kalkulert bakover, er for lite til å utgjøre det store volumet av vanntap som vi forventer ut fra geologien.
Hun sier at dette har vært kjent en stund.
- Det er en del andre forskningsartikler som har nevnt dette allerede. Ideen om at vann ender opp i bergarter er heller ikke ny. Det viktigste er at de prøver å estimere hvilke volumer som kan bindes i bergartene.
Werner sier at estimatet ser riktig ut, men påpeker at forskerne har brukt en veldig enkel modell.
Hun savner også en forklaring på hva som forårsaker den brå endringen i vanntap for 3,7 milliarder år siden knyttet til overgangen til neste geologiske periode, som er implementert i modellen.
- Det må være en fysisk geologisk forklaring på hvorfor.
Vannet i bakken blir ikke resirkulert
Forskerne skriver at studien viser hvordan steinplaneter kan bli tørrere gjennom det de kaller irreversibel kjemisk forvitring.
Stephanie Werner forklarer hva det betyr.
En type forvitring er når bergarter blir endret i kontakt med vann, og vann tas opp i mineralstrukturen. Dette skjer også på jorda.
Men jordens plateteknonikk sørger for at mineralene resirkuleres.
- Det er ikke noen prosess på Mars som resirkulerer bergartene inn i mantelen slik at vannet som er bundet opp kan komme ut som vulkansk avgassing, sier Werner.
Vannet kan også bli frigjort av lava som varmer opp bergarter med vann i seg. Men det har vært nokså stille for vulkanene på Mars i lang tid.
Referanse:
E. L. Scheller, B. L. Ehlmann, Renyu Hu, D. J. Adams, Y. L. Yung: «Long-term drying of Mars by sequestration of ocean-scale volumes of water in the crust», Science, 16. mars 2021.
