|
Органические вещества в марсианских отложениях
|
|
|
|
Хотя Марс пока представляет собой бесплодный, пыльный ландшафт без признаков жизни, его геологические особенности, такие как дельты, русла озер и речные долины, убедительно свидетельствуют о том, что в прошлом по его поверхности в изобилии текла вода. Чтобы изучить эту возможность, ученые изучают отложения, сохранившиеся вблизи этих образований. Состав этих отложений дает представление о ранних условиях окружающей среды, процессах, которые формировали планету с течением времени, и даже о потенциальных признаках прошлой жизни. В ходе одного из таких анализов отложений, собранных марсоходом Curiosity в кратере Гейл, который, как полагают, является древним озером, образовавшимся примерно 3,8 миллиарда лет назад в результате столкновения с астероидом, было обнаружено органическое вещество. Однако в этом органическом веществе содержание изотопа углерода-13 (13C) было значительно ниже, чем в изотопах углерода-12 (12C), по сравнению с тем, что обнаружено на Земле, что указывает на различные процессы образования органического вещества на Марсе.
|
|
|
|
Теперь исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience 9 мая 2024 года, проясняет это несоответствие. Исследовательская группа, возглавляемая профессором Юитиро Уэно из Токийского технологического института и профессором Мэтью Джонсоном из Копенгагенского университета, обнаружила, что фотодиссоциация углекислого газа (CO2) в атмосфере в монооксид углерода (CO) и последующее восстановление приводят к образованию органических веществ с пониженным содержанием 13C. "При измерении соотношения стабильных изотопов между 13С и 12С в органическом веществе Марса содержание 13С составляет от 0,92% до 0,99% углерода, из которого оно состоит. Это чрезвычайно мало по сравнению с осадочным органическим веществом Земли, которое составляет около 1,04%, и атмосферным CO2, составляющим около 1,07%, которые являются биологическими остатками и не похожи на органическое вещество в метеоритах, составляющее около 1,05%", - объясняет Уэно.
|
|
|
Атмосфера раннего Марса была богата CO2, содержащим как изотопы 13C, так и 12C. В лабораторных экспериментах исследователи моделировали различные условия состава и температуры марсианской атмосферы. Они обнаружили, что когда 12CO2 подвергается воздействию солнечного ультрафиолетового излучения (УФ), он преимущественно поглощает УФ-излучение, что приводит к его диссоциации на CO с низким содержанием 13C, оставляя после себя CO2, обогащенный 13C. Это изотопное фракционирование (разделение изотопов) также наблюдается в верхних слоях атмосферы Марса и Земли, где ультрафиолетовое излучение солнца приводит к диссоциации CO2 на CO с пониженным содержанием 13C. В пониженной атмосфере Марса CO превращается в простые органические соединения, такие как формальдегид и карбоновые кислоты. В раннюю марсианскую эпоху, когда температура на поверхности была близка к точке замерзания воды и не превышала 300 К (27°C), эти соединения могли растворяться в воде и оседать в отложениях.
|
|
|
|
Используя модельные расчеты, исследователи обнаружили, что в атмосфере с соотношением CO2 к CO 90:10 20%-ная конверсия CO2 в CO привела бы к образованию осадочного органического вещества со значениями b13CVPDB, равными -135‰. Кроме того, оставшийся CO2 был бы обогащен на 13°C до значений b13CVPDB, равных +20‰. Эти значения близко соответствуют тем, которые были обнаружены в отложениях, проанализированных марсоходом Curiosity, и оценены по марсианскому метеориту. Это открытие указывает на атмосферный процесс, а не на биологический, как на основной источник образования органического вещества на раннем Марсе. "Если результаты этого исследования верны, то в марсианских отложениях может содержаться неожиданное количество органического материала. Это говорит о том, что будущие исследования Марса могут привести к обнаружению большого количества органического вещества", - говорит Уэно.
|
|
|
|
Источник
|
