Puede ser común, pero el carbono podría tener un gran impacto en la formación y evolución de la atmósfera de un planeta. Según un nuevo estudio en Proceedings of the National Academy of Sciences, si Marte dejara de lado su suministro de carbono como metano, probablemente hubiera sido lo suficientemente templado como para causar la formación de agua líquida. La fuga de carbono cautivo a través del magma rico en hierro nos ofrece pistas vitales sobre el papel que desempeña en la "evolución atmosférica temprana en Marte y otros cuerpos terrestres".
Si bien la atmósfera de un planeta es su capa externa, tiene sus comienzos muy por debajo. Durante la formación de un planeta, el manto, una capa entre el núcleo de un planeta y la corteza superior, se adhiere al carbono subsuperficial cuando se funde para crear magma. Cuando el magma viscoso se eleva hacia la superficie, la presión disminuye y el carbono cautivo se libera como gas. Como ejemplo, el carbono cautivo de la Tierra está encapsulado en magma como carbonato y su gas liberado es dióxido de carbono. Como sabemos, el dióxido de carbono es un "gas de efecto invernadero" que permite que nuestro planeta absorba el calor del Sol. Sin embargo, el proceso de liberación de carbono cautivo en otros planetas, y sus efectos de efecto invernadero posteriores, no se comprende bien.
"Sabemos que el carbono pasa del manto sólido al magma líquido, del líquido al gas y luego al exterior", dijo Alberto Saal, profesor de ciencias geológicas en Brown y uno de los autores del estudio. "Queremos entender cómo las diferentes especies de carbono que se forman en las condiciones relevantes para el planeta afectan la transferencia".
Gracias al nuevo estudio, que también incluyó a investigadores de la Universidad Northwestern y la Carnegie Institution de Washington, podemos observar más de cerca los procesos de liberación de otros mantos terrestres, como los que se encuentran en la Luna, Marte y cuerpos similares. . Aquí el carbono cautivo en el magma se forma como carbonilo de hierro, luego se escapa como metano y monóxido de carbono. Al igual que el dióxido de carbono, ambos gases tienen un enorme potencial como invernadero.
El equipo, junto con Malcolm Rutherford de Brown, Steven Jacobsen de Northwestern y Erik Hauri de la Carnegie Institution, llegó a algunas conclusiones significativas sobre la historia volcánica temprana de Marte. Si siguiera la teoría del carbono cautivo, podría haber liberado muy bien suficiente gas metano para mantener el planeta rojo cálido y acogedor. Sin embargo, no sucedió de manera "similar a la Tierra". Aquí nuestra repisa admite una condición conocida como "fugacidad de oxígeno": el volumen de oxígeno libre disponible para reaccionar con otros elementos. Si bien tenemos una tasa alta, los cuerpos como los primeros Marte y la Luna son pobres en comparación.
Ahora entra en juego la parte real de la ciencia. Para descubrir cómo una fugacidad de oxígeno más baja impacta la "transferencia de carbono", los investigadores experimentaron con basalto volcánico que se asemeja mucho a los ubicados tanto en Marte como en la Luna. A través de diversas presiones, temperaturas y fugacidades de oxígeno, la roca volcánica se derritió y se estudió con un espectrómetro. Esto permitió a los científicos determinar cuánto carbono se absorbió y qué forma tomó. Sus hallazgos? A baja fugacidad de oxígeno, el carbono cautivo tomó la forma de carbonilo de hierro y a baja presión el carbonilo de hierro liberado como monóxido de carbono y metano.
"Descubrimos que se puede disolver en el magma más carbono a una baja fugacidad de oxígeno de lo que se pensaba anteriormente", dijo Diane Wetzel, una estudiante graduada de Brown y autora principal del estudio. "Eso juega un papel importante en la desgasificación de los interiores planetarios y en cómo eso afectará la evolución de las atmósferas en diferentes cuerpos planetarios".
Como sabemos, Marte tiene una historia de vulcanismo y estudios como este significan que grandes cantidades de metano deben haber sido liberadas por transferencia de carbono. ¿Podría esto haber desencadenado un efecto invernadero? Es completamente posible. Después de todo, el metano en una atmósfera temprana puede muy bien haber soportado condiciones lo suficientemente cálidas como para permitir que se forme agua líquida en la superficie.
Tal vez incluso lo suficiente como para agrupar ...
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de la Universidad de Brown.
