基于CO2-N2-Ar耦合同位素演化模型对古火星大气尺寸与成分的约束
地球与行星天体物理
2023-02-09 v1 大气与海洋物理
地球物理
摘要
现今火星寒冷干燥，但矿物学与地貌证据表明古代火星表面曾存在液态水。为解释该证据并评估古火星的宜居性，必须理解古大气的尺寸与成分。在此，我们通过模拟火星大气中CO2、N2和Ar从38亿年前（Ga）至今的耦合、自洽演化，对古火星大气施加约束。我们的模型追踪了由大气逃逸、火山脱气和地壳相互作用引起的这些物种丰度与同位素组成的演化。使用马尔可夫链蒙特卡洛方法探索合理参数范围，我们找到了数十万个能重现现代火星大气的模型解。这些解表明，在3.8 Ga时火星大气含有0.3-1.5 bar CO2和0.1-0.5 bar N2。沉积碳酸盐的全球体积关键地决定了古大气成分。例如，约1 bar CO2、0.2-0.4 bar N2的古大气要求约0.9 bar CO2沉积于碳酸盐中，且主要在开阔水域系统中。通过C、N和Ar同位素的联合分析，我们细化了脱气与溅射相对强度的约束，从而指示出作为其脱气源的还原态早期地幔。我们的结果表明，带有潜在H2组分的CO2-N2大气与火星地球化学演化一致，并可能解释其过去温暖潮湿气候的证据。
引用
@article{arxiv.2302.04241,
title = {Constraints on the Size and Composition of the Ancient Martian Atmosphere from Coupled CO2-N2-Ar Isotopic Evolution Models},
author = {Trent B. Thomas and Renyu Hu and Daniel Y. Lo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.04241},
year = {2023}
}
备注
27 pages, 11 figures, 2 tables, Accepted to The Planetary Science Journal