Potrebbe essere comune, ma il carbonio potrebbe avere un impatto enorme sulla formazione e l'evoluzione dell'atmosfera di un pianeta. Secondo un nuovo studio in Atti della National Academy of Sciences, se Marte avesse lasciato andare la maggior parte della sua fornitura di carbonio come metano, probabilmente sarebbe stato abbastanza temperato da causare la formazione di acqua liquida. Il modo in cui il carbonio in cattività fuoriesce dal magma ricco di ferro ci offre indizi vitali sul ruolo che svolge nella "prima evoluzione atmosferica su Marte e altri corpi terrestri".
Mentre l'atmosfera di un pianeta è il suo strato esterno, ha i suoi inizi molto al di sotto. Durante la formazione di un pianeta, il mantello - uno strato tra il nucleo di un pianeta e la crosta superiore - si attacca al carbonio sotterraneo quando si scioglie per creare magma. Quando il magma viscoso sale verso la superficie, la pressione diminuisce e il carbonio prigioniero viene rilasciato come gas. Ad esempio, il carbonio captivo della Terra è incapsulato nel magma come carbonato e il suo gas rilasciato è l'anidride carbonica. Come sappiamo, l'anidride carbonica è un "gas serra" che consente al nostro pianeta di assorbire il calore dal sole. Tuttavia, il processo di rilascio del carbonio in cattività su altri pianeti - e i suoi successivi effetti serra - non è ben compreso.
"Sappiamo che il carbonio va dal mantello solido al magma liquido, dal liquido al gas e poi fuori", ha detto Alberto Saal, professore di scienze geologiche alla Brown e uno degli autori dello studio. "Vogliamo capire come le diverse specie di carbonio che si formano nelle condizioni che sono rilevanti per il pianeta influenzano il trasferimento."
Grazie al nuovo studio, che includeva anche ricercatori della Northwestern University e della Carnegie Institution di Washington, siamo in grado di dare un'occhiata più da vicino ai processi di rilascio di altri mantelli terrestri, come quelli trovati sulla Luna, su Marte e su corpi simili . Qui il carbonio prigioniero nel magma si forma come ferro carbonile - quindi sfugge come metano e monossido di carbonio. Come l'anidride carbonica, entrambi questi gas hanno un enorme potenziale come serra.
Il team, insieme a Malcolm Rutherford di Brown, Steven Jacobsen del nord-ovest e Erik Hauri del Carnegie Institution, sono arrivati ad alcune conclusioni significative sulla prima storia vulcanica di Marte. Se avesse seguito la teoria del carbonio in cattività, avrebbe potuto benissimo rilasciare abbastanza gas metano da mantenere caldo e accogliente il Pianeta Rosso. Tuttavia, non è successo in un modo "simile alla Terra". Qui la nostra mensola del camino sostiene una condizione nota come "fuga di ossigeno" - il volume di ossigeno libero disponibile per reagire con altri elementi. Mentre abbiamo un tasso elevato, corpi come i primi Marte e la Luna sono poveri in confronto.
Ora entra in gioco la vera parte scientifica. Per scoprire in che modo una minore fugacità dell'ossigeno influisce sul "trasferimento di carbonio", i ricercatori hanno sperimentato il basalto vulcanico che corrisponde da vicino a quelli situati su Marte e sulla Luna. Attraverso varie pressioni, temperature e fugacità dell'ossigeno, la roccia vulcanica è stata fusa e studiata con uno spettrometro. Ciò ha permesso agli scienziati di determinare la quantità di carbonio assorbita e la forma che ha assunto. I loro risultati? A basse emissioni di ossigeno, il carbonio in cattività ha assunto la forma di ferro carbonile e a bassa pressione il ferro carbonile rilasciato come monossido di carbonio e metano.
"Abbiamo scoperto che è possibile dissolvere nel magma più carbonio a bassa fugacità di ossigeno rispetto a quanto si pensava in precedenza", ha affermato Diane Wetzel, una studentessa laureata della Brown e autrice principale dello studio. "Ciò svolge un ruolo importante nel degassamento degli interni planetari e in come ciò influenzerà quindi l'evoluzione delle atmosfere nei diversi corpi planetari".
Come sappiamo, Marte ha una storia di vulcanismo e studi come questo significano che grandi quantità di metano devono essere state rilasciate una volta tramite trasferimento di carbonio. Ciò avrebbe potuto innescare un effetto serra? È del tutto possibile. Dopotutto, il metano in una prima atmosfera potrebbe benissimo sostenere condizioni abbastanza calde da consentire la formazione di acqua liquida sulla superficie.
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Fonte originale della storia: Comunicato stampa della Brown University.
