En ny studie som kännetecknar klimatet på Mars under planetens livstid avslöjar att den i dess tidigaste historia periodvis värmdes upp på grund av tillförsel av växthusgaser från vulkanism och meteoriter, ändå förblev relativt kallt under de mellanliggande perioderna, vilket ger möjligheter och utmaningar för vilken mikrobiell livsform som helst som kan ha dykt upp på den röda planeten. Studien involverade ett nationellt team av forskare som inkluderade Joel Hurowitz, Ph.D., från Stony Brook University. Resultaten beskrivs i en tidning publicerad i Naturgeovetenskap .

Författarna, ledd av Dr. Robin Wordsworth från Harvard University, påpeka att det fortfarande är en stor utmaning att förena Mars geologi med modeller för atmosfärisk evolution eftersom Mars geologi kännetecknas av tidigare bevis för episodiskt flytande ytvatten, och geokemi som indikerar en långsam och intermittent övergång från fuktigare till torrare och mer oxiderande ytförhållanden. I "En kopplad modell av episodisk uppvärmning, oxidation och geokemiska övergångar på tidiga Mars, "Forskargruppen presenterar en ny modell som innehåller randomiserad injektion av minskande växthusgaser och oxidation på grund av väteutsläpp för att undersöka de förhållanden som är ansvariga för de olika geologiska observationerna.

"Mars värmdes upp intermittent när dess atmosfäriska sammansättning förändrades av tillförseln av gaser som härrörde från vulkanism och meteoriter. Dessa klimatoptima tillät vatten att flöda över ytan, bildar floder och sjöar, och de stenar och mineraler vi associerar med vatten på Mars, " förklarar Hurowitz, Docent vid institutionen för geovetenskap vid College of Arts and Sciences vid Stony Brook University.

Hurowitz är medlem i forskargruppen som arbetar på NASA Mars 2020 Mission Perseverance Rover och är en av forskarna som arbetade på PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) som är fäst vid roverens arm.

"Denna uppsats föreslår en modell för klimatvariation på Mars som kan testas med mätningar av stenars kemi och minerologi av PIXL och Perseverance rover i Jezero Crater, säger Hurowitz.

Klimatmodellen förutspår en allmänt kall tidig Mars, med en årlig medeltemperatur på under 240 grader K (eller minus 28 F). Med toppreducerande gasutsläppshastigheter och bakgrundsnivåer av koldioxid tillräckligt höga, planeten skulle uppvisa varma intervall som är tillräckliga för att degradera kraterväggar, bilda dalnätverk och skapa andra fluviala/lakustrina egenskaper.

Författarna skriver också att modellen också förutsäger övergående uppbyggnad av atmosfäriskt syre, vilket kan förklara förekomsten av oxiderade mineralarter som manganoxiderna som har observerats i Gale Crater av Curiosity-rovern. De påpekar vidare att storskaliga tidsmässiga förändringar i planetens ytmineralogi kan förklaras av ett kombinerat resultat av ökande planetarisk oxidation, minskande tillgång på grundvatten och ett avtagande meteoritflöde, vilket dramatiskt bromsade remobiliseringen och den termokemiska förstörelsen av ytsulfater.

Författarna påpekar att i dagens solsystem, Jorden är den enda planeten som har en syrerik atmosfär, vilket tyder på att syre kan fungera som en biomarkörgas i jakten på bevis på liv på exoplaneter. Dock, de skriver, "Vår modell förutspår långlivade, relativt syrerika atmosfärer för Mars i mitten av dess historia utan att kräva närvaro av liv, vilket indikerar att syredetektering ensam kan vara en "falsk positiv" för livet under vissa omständigheter.

"Eftersom prebiotisk kemi inte förekommer i starkt oxiderande miljöer, Detta arbete sätter begränsningar för de tidsperioder och platser där liv kunde ha uppstått och bestått på tidigt Mars."

De drar slutsatsen att klimatmodellen de föreslår för tidiga Mars-miljöer antyder möjligheter för "uppkomsten av liv under varma, våta intervaller när reducerande förhållanden skulle ha gynnat prebiotisk kemi, men också utmaningar för ytlivets uthållighet inför frekventa och, genom tiden, förlängning av intervaller av huvudsakligen kalla och torra oxiderande miljöer."