一般的かもしれませんが、炭素は惑星の大気の形成と進化に大きな影響を与える可能性があります。全米科学アカデミーのプロシーディングスの新しい研究によると、火星が炭素供給の大部分をメタンとして放出した場合、それはおそらく液体の水を形成させるのに十分なほど温和だったでしょう。鉄分が豊富なマグマを介して捕獲された炭素がどのように脱出するかは、「火星や他の地上の天体の初期の大気進化」においてそれが果たす役割に関して、私たちに重要な手がかりを提供しています。
惑星の大気はその外層ですが、その始まりははるか下にあります。惑星の形成中、マントル（惑星のコアと上部地殻の間の層）が溶けてマグマを生成すると、地下の炭素にラッチされます。粘性マグマが上昇して表面に達すると、圧力が低下し、捕獲炭素がガスとして放出されます。例として、地球の非脱落型炭素は炭酸塩としてマグマに封入されており、その放出ガスは二酸化炭素です。私たちが知っているように、二酸化炭素は私たちの惑星が太陽から熱を吸収することを可能にする「温室効果ガス」です。ただし、他の惑星での捕獲炭素の放出プロセス、およびその後の温室効果は、よく理解されていません。
「炭素は固体のマントルから液体のマグマへ、液体からガスへ、そしてそれから出て行くのを知っています」とブラウンの地質学教授で研究の著者の一人であるアルベルト・ザールは言った。 「私たちは、地球に関連する条件で形成されるさまざまな炭素種が移動にどのように影響するかを理解したいのです。」
ノースウェスタン大学とワシントンのカーネギー研究所の研究者も含まれた新しい研究のおかげで、月、火星、および類似の天体に見られるものなど、他の陸上マントルの放出過程を詳しく調べることができます。ここで、マグマの捕獲炭素は鉄カルボニルとして形成され、その後メタンと一酸化炭素として逃げます。二酸化炭素と同様に、これらのガスはどちらも温室として大きな可能性を秘めています。
チームは、ブラウンのマルコムラザフォード、ノースウェスタンのスティーブンジェイコブセン、カーネギーインスティテュートのエリックハウリとともに、火星の初期の火山の歴史について重要な結論に達しました。それが捕獲炭素理論に従った場合、それは赤い惑星を暖かく居心地の良い状態に保つのに十分なメタンガスを非常によく放出したかもしれません。しかし、それは「地球のような」方法では起こりませんでした。ここで私たちのマントルピースは、「酸素フガシティ」として知られる状態をサポートしています。これは、他の元素と反応するために利用できる遊離酸素の量です。私たちは高い率を持っていますが、初期の火星や月のような天体は比較して貧弱です。
今、本当の科学の部分が出てきます。酸素フガシティの低下が「炭素移動」にどのように影響するかを発見するために、研究者たちは火星と月の両方に位置する火山玄武岩と密接に一致する火山玄武岩を実験しました。さまざまな圧力、温度、酸素不透過性により、火山岩が溶けて分光計で調べられました。これにより、科学者は吸収された炭素の量とそれがどのような形態をとったかを判断することができました。彼らの発見？低酸素フガシティーでは、捕獲炭素は鉄カルボニルの形をとり、低圧では一酸化炭素とメタンとして放出された鉄カルボニルです。
「私たちは、以前考えられていたよりも低酸素フガシティーでより多くの炭素をマグマに溶解できることがわかりました」とブラウンの大学院生で研究の筆頭著者であるダイアンウェッツェルは述べた。 「それは惑星内部の脱ガスに大きな役割を果たし、それがどのようにしてさまざまな惑星体の大気の進化に影響を与えるのか」
私たちが知っているように、火星には火山活動の歴史があり、このような研究は、大量のメタンが一度炭素移動によって放出されたに違いないことを意味します。これは温室効果を引き起こしたのでしょうか？それは完全に可能です。結局のところ、初期の大気中のメタンは、表面に液体の水を形成するのに十分なほど暖かい状態を十分にサポートしていたのかもしれません。
たぶんプールするのに十分…
元のストーリー出典：ブラウン大学ニュースリリース。
