Недавние исследования показывают, что воздействие астероидов на древний Марс могло привести к созданию ключевых компонентов жизни, предполагая, что атмосфера Марса была богата водородом. Ранняя, богатая водородом атмосфера Марса также может объяснить, почему планета оставалась дружелюбной к жизни даже после того, как ее атмосфера истончилась. Данные, собранные марсоходом Curiosity, который сейчас работает на поверхности Красной планеты, были использованы для исследований.
Этими ключевыми элементами являются нитриты (NO2) и нитраты (NO3), твердые формы азота, необходимые для создания и поддержания жизни, как мы ее знаем. Марсоход Curiosity обнаружил их в образцах почвы и горных пород, взятых и проанализированных в кратере Гейла, где раньше было озеро.
Чтобы понять, как азот в этой форме мог попасть в кратер, исследователи должны были воссоздать раннюю атмосферу Марса здесь, на Земле. Исследование, проведенное доктором Рафаэлем-Гонсалесом и его командой исследователей из Института ядерных наук в Автономном университете Мехико, включало в себя сочетание теоретических моделей и экспериментальных данных, которые позволили исследовать роль, которую играет водород в превращении азота в нитриты и нитраты с использованием энергии от ударов астероидов. Статья с описанием результатов была опубликована в журнале геофизических исследований: планеты.
В лаборатории группа исследователей использовала инфракрасные лазерные импульсы для моделирования высокоэнергетических ударных волн, создаваемых на входе астероида в атмосферу планеты. Импульсы сосредоточены на контейнере, содержащем смесь водорода, азота и углекислого газа, напоминающую раннюю атмосферу Марса. После серии лазерных импульсов в полученной смеси определялось количество образовавшихся нитратов. Результаты были удивительно, мягко говоря.
«Было большим сюрпризом, что количество нитратов увеличилось, когда водород был добавлен в эксперименты, которые имитировали удар астероида», - говорит Наварро-Гонсалес. «Это было не интуитивно понятно, потому что водород приводит к среде с низким содержанием кислорода, а образование нитратов требует кислорода. Тем не менее, присутствие водорода привело к более быстрому охлаждению газа, нагретого ударной волной, к связыванию оксида азота, предшественника нитрата, при более высоких температурах».
Хотя описанные здесь эксперименты проводились в контролируемых лабораторных условиях в миллионах километров от Красной планеты, исследователи хотели смоделировать результаты, полученные Curiosity, с использованием инструмента SAM, установленного на палубе ровера. SAM берет образцы, пробуренные из марсианских пород или собранные с поверхности, и выпекает их, чтобы посмотреть на химические сигнатуры, выделяющиеся в этом процессе.
«SAM на борту Curiosity как первый прибор зарегистрировал присутствие нитратов на Марсе», - говорит Кристофер Маккей, соавтор статьи из исследовательского центра Эймса NASA. «Из-за низкого содержания газообразного азота в атмосфере нитраты являются единственной биологически полезной формой азота на Марсе. Поэтому их присутствие в почве имеет большое астробиологическое значение. Наша статья позволяет нам понять возможные источники этих нитратов».
Почему влияние водорода на результаты так увлекательно? Хотя поверхность Марса сегодня холодная и недружественная для жизни, ученые считают, что более плотная атмосфера, обогащенная парниковыми газами, такими как углекислый газ и пар, могла нагревать планету в прошлом. Некоторые климатические модели показывают, что добавление водорода в атмосферу, возможно, было необходимо для повышения температуры, чтобы на поверхности могла существовать жидкая вода.
«Увеличение количества водорода в атмосфере в качестве парникового газа - интересный факт как для истории климата на Марсе, так и для его дружелюбия к жизни», - говорит Дженнифер Стерн, планетолог из Центра космических полетов им. Годдарда (NASA) в Гринбелте, штат Мэриленд. «Если у нас есть связь между двумя элементами, которые способствуют созданию благоприятных для жизни условий - потенциально более теплого климата с жидкой водой на поверхности и увеличением производства нитратов, необходимых для жизни - это очень захватывающе». Результаты нашего исследования показывают, что оба эти элемента соответствуют друг другу, и наличие одного поддерживает присутствие другого».
Хотя химический состав ранней атмосферы Марса остается для нас загадкой, эти результаты могут быть необходимы для решения проблемы таинственного климата Красной планеты.
Источник: NASA
