Диаграмма, показывающая процессы формирования органической материи на раннем Марсе. Автор: Шунго Кояма
Хотя Марс в настоящее время является холодной и сухой планетой, геологические данные свидетельствуют о том, что жидкая вода существовала там около 3–4 миллиардов лет назад. Где есть вода, там обычно есть и жизнь. В своем стремлении ответить на животрепещущий вопрос о жизни на Марсе исследователи из Университета Тохоку создали подробную модель образования органического вещества в древней марсианской атмосфере.
Органическая материя относится к останкам живых существ, таких как растения и животные, или побочным продуктам определенных химических реакций. В любом случае, стабильное соотношение изотопов углерода (13C/12C), обнаруженное в органической материи, дает ценные подсказки о том, как изначально формировались эти строительные блоки жизни, давая ученым окно в прошлое.
Таким образом, он стал точкой интереса для экспедиций на Марс. Например, марсоход Curiosity (эксплуатируемый NASA) обнаружил, что органические вещества, обнаруженные в отложениях той эпохи на Марсе, необычно обеднены 13C. Было также обнаружено, что соотношения изотопов углерода значительно различаются между образцами. Однако причина этой изменчивости оставалась загадкой.
Чтобы расширить эти выводы, исследовательская группа под руководством Шунго Коямы, Тацуи Ёсиды и Наоки Тэрады из Университета Тохоку разработала модель эволюции марсианской атмосферы. Их исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Модель была основана на формальдегиде (H2CO), который, как ранее определили члены этой исследовательской группы, мог производиться в древней марсианской атмосфере.
Причина такого выбора в том, что формальдегид может генерировать сложные органические соединения, такие как сахара, которые необходимы для жизни. Другими словами, формальдегид может быть тем недостающим фактором, который мог бы объяснить аномальные значения образцов марсохода Curiosity. Он также может быть признаком прошлой жизни.
Эта модель объединила фотохимическую модель с климатической моделью для оценки изменений в соотношении изотопов углерода формальдегида на Марсе, датируемых 3-4 миллиардами лет. Она показала, что истощение 13C в формальдегиде происходит из-за фотодиссоциации CO2 под действием солнечного ультрафиолетового излучения, что приводит к предпочтению одного стабильного изотопа над другим.
Исследование также показало, что соотношение изотопов углерода менялось в зависимости от таких факторов, как атмосферное давление на Марсе в то время, доля света, отраженного поверхностью планеты, соотношение CO к CO2 и количество водорода, выделяемого вулканической активностью.
«Эта модель дает возможное объяснение ранее необъяснимым открытиям, например, почему 13C был загадочно истощен», — отмечает Кояма, аспирант Университета Тохоку.
Это открытие указывает на то, что формальдегид способствовал образованию органического вещества на древнем Марсе, что позволяет предположить, что на планете могли образовываться такие биологически важные молекулы, как сахара и рибоза (компонент РНК, присутствующий во всех живых клетках).
Информация от: Университетом Тохоку
