¿De dónde viene el CO2 en la atmósfera de Marte?

Las primeras atmósferas de Venus, la Tierra y Marte tenían mucho CO2, el carbono y el oxígeno son algunos de los elementos más comunes en las nubes moleculares, por lo que no sorprende que su compuesto más común y estable sea común en las atmósferas.

En la Tierra, sucedió la vida.

El carbono en la atmósfera fue fijado por los autótrofos (en particular, las algas verdeazuladas y las plantas posteriores) en los cuerpos de los seres vivos, y luego en las rocas formadas a partir de esos cuerpos: tiza, piedra caliza, carbón y petróleo. Esto dejó una atmósfera dominada por el nitrógeno y, más tarde, por los productos de desecho tóxicos de esas algas: el oxígeno.

Marte era demasiado pequeño para retener gases más livianos como el nitrógeno, y estos escaparon al espacio, solo queda un rastro de los gases más pesados: CO2, pero a una presión muy baja.

Venus conserva una atmósfera densa dominada por CO2

Además de la respuesta de James K, existen muchos gases en el disco de material que forma los planetas. Lo que es un gas en comparación con un líquido o un sólido también depende de la temperatura y la presión. Los "gases" más abundantes en nuestro sistema solar son hidrógeno, helio, CO2, H2O, CH4, NH3, N2, O2, CO, neón (y tal vez algunos otros que he pasado por alto), en algo parecido a ese orden. . Muchos de estos "gases" son también hielos que forman la mayoría de los cometas.

Durante la formación planetaria, el anillo de escombros está demasiado caliente para que el hidrógeno, el helio y el neón sean algo más que un gas, aunque algo de hidrógeno está ligado a elementos más pesados ​​y es abundante en la formación de planetas. El helio, el neón y los otros gases nobles no se unen bien con otros elementos.

Los otros "gases" abundantes, H20, CO2, NH3, CH4, etc., pueden existir como hielos más allá de sus respectivas líneas de escarcha . Es por eso que esos compuestos moleculares son mucho más comunes en la parte exterior del sistema solar.

La Tierra y Marte se formaron dentro de la línea de congelación, por lo que se formaron principalmente a partir de material rocoso, después de lo cual, gran parte de los elementos más livianos, principalmente gases y líquidos, fueron adquiridos por impactos de cometas después de la formación, aunque algunos probablemente existieron antes de la formación.

Durante el intenso bombardeo tardío hubo muchos impactos grandes y una consecuencia de los impactos de cometas o meteoritos muy grandes es un aumento de la temperatura, por lo que, incluso en el sistema solar primitivo, cuando el sol no era tan luminoso como lo es ahora, los planetas , la Tierra y Marte pasaron una parte del tiempo bastante calientes.

Hay dos formas principales en que un planeta puede perder su atmósfera, Jeans Escape y por el viento solar.

El viento solar se compone de partículas cargadas casi en su totalidad, por lo que si un planeta tiene un campo magnético, el impacto de esas partículas de alta velocidad se desvía en gran medida, mientras que, si impactan en la atmósfera superior, el planeta puede perder su atmósfera como pequeños las bolas de billar son derribadas una a la vez.

Si bien el método de esas dos formas en que un planeta puede perder su atmósfera es diferente, se reduce básicamente a lo mismo. Cuando las moléculas de gas en el borde exterior de la atmósfera de un planeta se mueven más rápido que la velocidad de escape, es probable que escapen del planeta al espacio y porque las moléculas de gas más ligeras se mueven más rápido que las más pesadas. Esa es la ley de Maxwell-Boltzmann o la fórmula de la raíz cuadrada media , es más probable que los planetas retengan gases más pesados.

Venus y Marte han perdido la mayoría de sus gases más livianos, H20, CH4, NH3, pero el CO2 es lo suficientemente pesado como para haber sido retenido por ambos planetas, aunque vale la pena señalar que no sabemos cuánto CO2 Marte tenía millones y miles de millones. de hace años Marte también puede haber perdido gran parte de su CO2 con el tiempo. Simplemente lo perdió más lentamente que los gases más ligeros. Sin embargo, Marte pudo retener parte de su agua en forma de hielo.

Venus, como Marte, perdió casi toda su agua gaseosa. Sabemos que Venus solía tener mucha más agua porque su relación D a H muy alta no sería posible a menos que hubiera perdido un porcentaje significativo de su agua, probablemente el 99,9% o más.

La Tierra es lo suficientemente masiva y tiene un fuerte campo magnético, por lo que la Tierra puede retener sus gases más livianos como CH4, NH3 y H2O atmosférico, aunque la Tierra pierde hidrógeno y helio en el espacio. El NH3 es algo interesante porque se disuelve en agua con bastante facilidad, por lo que tan pronto como la Tierra joven tuvo océanos, esos océanos probablemente eran amoníaco/agua con cualquier otra cosa que se disolviera fácilmente en el líquido, como el hierro. Se cree que los primeros océanos eran de color marrón debido al hierro disuelto. Pero la atmósfera joven de la Tierra probablemente era principalmente CO2 y CH4 con la mayor parte del H20 en forma líquida (y, a veces, gran parte era hielo).

A medida que la vida y la fotosíntesis comenzaron a liberar oxígeno, el oxígeno se unió fácilmente con el CH4 y disolvió el hierro en los océanos, tornando los océanos azules y, con el tiempo, haciendo que la atmósfera esté libre de CH4 y más abundante en O2. No está claro (¿y tal vez sea poco probable?) si Marte y Venus alguna vez pasaron por ese período de oxigenación que tuvo la Tierra. Tener abundantes océanos líquidos y tener vida fotosintética marcó una diferencia significativa en la atmósfera de la Tierra.

Usted mencionó la tectónica de placas y eso también juega un papel, al igual que la química que ocurre en los océanos y debajo de la superficie de un planeta. La razón principal por la que Marte tiene un 95% de CO2 ahora es porque es pequeño y no tiene un buen campo magnético, solo pequeños campos localizados. Perdió la mayor parte de su atmósfera y casi todas sus moléculas de gas más ligeras.