Новое исследование показывает, что столкновения астероидов с древним Марсом могли бы создать все необходимые элементы для возникновения жизни, но при одном условии - если бы марсианская атмосфера была богата водородом.
К тому же, такая богатая водородом атмосфера на красной планете также могла объяснить, как она оставалась обитаемой после того, как её атмосфера истончилась. Исследование опиралось на данные от марсохода Curiosity и было проведено силами группы инженеров по анализу образцов грунта SAM и их международными коллегами.
Этими ключевыми ингредиентами являются нитриты (NO2 -) и нитраты (NO3 -), фиксированные формы азота, которые важны для возникновения и устойчивого существования жизни на планете в том виде, каком мы её знаем. Curiosity обнаружил их в образцах почвы и горных пород, взятых им при пересечении кратера Гейла - области нахождения древних озёр и подземных водных систем на Марсе.
Чтобы понять, как фиксированный азот мог осаждаться в кратере, исследователям необходимо было воссоздать раннюю марсианскую атмосферу здесь, на Земле. В исследовании, проведенном под руководством доктора Рафаэля Наварро-Гонсалеса и его группы учёных из Института ядерных наук Национального автономного университета Мексики, использовалась комбинация теоретических моделей и экспериментальных данных для изучения роли водорода в изменении азота на нитриты и нитраты с использованием энергии от ударов астероидов. Статья была опубликована в январе в журнале Geophysical Research: Planets.
В лаборатории группа использовала инфракрасные лазерные импульсы для имитации высокоэнергетических ударных волн, создаваемых астероидами, входящими в атмосферу. Импульсы были сосредоточены на колбе, содержащей смеси водорода, азота и углекислого газа, представляющей раннюю марсианскую атмосферу. После бомбардировки лазером полученную смесь анализировали для определения количества образующихся нитратов. Результаты были, мягко говоря, удивительными.
“Большой сюрприз заключался в том, что образование нитрата повышалось, когда в эксперименты с лазером был включён водород. Это противоречило нашим умозаключениям, так как присутствие водорода приводит к недостатку кислорода, в то время как образование нитрата требует его наличие. Однако наличие водорода приводило к более быстрому охлаждению нагретого ударом газа, улавливая оксид азота (предшественник нитрата) при повышенных температурах, где его образование было выше”.
Хотя эти эксперименты проводились в контролируемой лабораторной среде в миллионах километров от Марса, исследователи хотели смоделировать результаты, полученные от Curiosity с помощью инструмента SAM. Этот прибор занимается сбором образцов, пробуренных в твёрдой породе или собранных с поверхности механической рукой марсохода. Внутри прибора эти образцы нагревается, чтобы изучить химические отпечатки выделяющихся газов.
"SAM на Curiosity был первым инструментом для обнаружения нитратов на Марсе. Из-за низкого содержания азота в атмосфере, нитрат - единственная биологически полезная форма азота на Марсе. Таким образом, его присутствие в почве имеет важное астробиологическое значение. Эта работа помогает нам понять возможные источники нитратов”, - Кристофер Маккей, соавтор статьи в Исследовательском центре Эймса.
Почему воздействие водорода так необходимо? Хотя поверхность Марса сегодня холодная и негостеприимная, учёные считают, что более плотная атмосфера, обогащённая парниковыми газами, такими как углекислый газ и водяной пар, возможно, согревала планету в прошлом. Некоторые климатические модели показывают, что добавление водорода в атмосферу, возможно, было необходимо для повышения температуры, достаточной для существования жидкой воды на поверхности.
“Наличие большого количества водорода в качестве парникового газа в атмосфере интересно как для истории климата Марса, так и для обитаемости. Если у вас есть связь между двумя вещами, которые хороши для обитаемости – потенциально более тёплый климат с жидкой водой на поверхности и увеличение производства нитратов, которые необходимы для жизни – это очень важно. Результаты этого исследования показывают, что эти две вещи, которые важны для жизни, дополняют друг друга, и одна усиливает присутствие другой”, - Дженнифер Штерн, планетолог и геохимик из Центра космических полетов, один из соавторов исследования.
Несмотря на то, что состав ранней марсианской атмосферы остается загадкой, эти результаты могут предоставить больше информации для решения этой климатической головоломки.
По информации НАСА.
На заглавном изображении: селфи марсохода Curiosity в области Vera Rubin Ridge марсианского кратера Гейла.