Ученые разработали новые аналитические методы, которые помогут им раскрыть тайну истории атмосферы Марса и объяснить, могла ли жизнь когда-либо существовать на нем.
Статья, описывающая эту работу, была недавно опубликована в журнале Science Advances. Результаты исследования могут помочь астробиологам определить уровни щелочности, pH и содержания азота в древних водах Марса и, следовательно, количество углекислого газа, которое когда-то было в атмосфере этой планеты.
Сегодняшний Марс слишком холоден, чтобы жидкая вода могла течь по его поверхности - и это, по мнению астробиологов, является одним из основных условий существования известных форм жизни. Таким образом, ученые больше не пытаются понять, существует ли какая-либо жизнь на планете прямо сейчас. Скорее, они ищут ответ на вопрос, могло ли это происходить там в прошлом, што гораздо более вероятно.
Ученые также считают, что теперь у них есть убедительные доказательства того, что Марс имел океаны с жидкой водой около 4 миллиардов лет назад. Астробиологи сейчас пытаются объяснить, как это вообще было возможно. Красная Планета намного дальше от Солнца, чем Земля, и миллиарды лет назад Солнце производило гораздо меньше тепла, чем сегодня.
Чтобы сделать планету достаточно теплой для появления жидких поверхностных вод, ее атмосфере, вероятно, понадобится огромное количество парниковых газов, особенно углекислого газа, - объясняет Крис Тино, выпускник UCR и соавтор статьи, и Ева Штюкен из Сент-Э́ндрюсского университета в Шотландии.
Поскольку отбор проб атмосферы Марса, существовавшей миллиарды лет назад, для определения содержания в нем углекислого газа невозможен, ученые пришли к выводу, что \места на Земле, где геологические и химические процессы, которые когда-то происходили, были аналогичны тем, которые ранее были обнаружены на поверхности Марса, могут обеспечить некоторые недостающие части этой научной загадки. Одним из таких мест является кратер Нордлингер Рис на юге Германии.
Этот кратер образовался около 15 миллионов лет назад после удара метеорита. Он содержит слои камней и минералов, вероятно, сохранившихся в лучшем состоянии, чем где-либо в мире. Будущий марсоход Mars 2020 приземлится в хорошо сконструированном, хорошо сохранившемся древнем кратере - но на поверхности Марса. Оба эти места были в далеком прошлом полны воды, благодаря чему их химический состав все еще сопоставим сегодня.
Древний Марс вряд ли мог иметь достаточно атмосферного кислорода для сложных форм жизни, таких как животные. Тем не менее, некоторые микроорганизмы могли бы выжить там, если бы древняя марсианская вода была pH нейтральной и очень щелочной. Однако эти условия требуют достаточного количества углекислого газа в атмосфере Марса - возможно, в тысячи раз больше, чем сегодня на Земле. Это соединение может затем достаточно согреть планету и позволить жидкой воде появиться на ней.
В то время как коэффициент pH измеряет концентрацию ионов водорода в данном растворе, щелочность является мерой, зависящей от нескольких различных ионов и их взаимодействий, направленных на стабилизацию значения pH.
Образцы породы, взятые из кратера Риса, имеют такие соотношения изотопов азота, которые легче всего объяснить высоким pH, - говорит Штюкен. -Кроме того, минералы, содержащиеся в древних породах, говорят, что их щелочность также была очень высокой.
В свою очередь, марсианские образцы с высокой щелочностью и изотопными отношениями азота, указывающими на довольно низкий pH, потребовали бы наличия очень высоких уровней углекислого газа в бывшей атмосфере. Полученные оценки содержания углерода могут помочь разгадать тайну того, как древний Марс - в конце концов, так далеко от все еще слабого Cолнца - мог быть достаточно теплым для поверхностных океанов и, возможно, для жизни.
Еще до этого исследования не было совершенно ясно, что что-то столь простое, как изотопы азота, можно использовать для оценки рН древних вод, протекающих на Марсе. По словам Тино, pH является ключевым параметром при расчете содержания углекислого газа в атмосфере .
Когда - и если вообще - образцы породы, взятые в рамках миссии NASA Mars 2020, будут доставлены на Землю, можно будет проанализировать их на предмет соотношения содержания различных изотопов азота. Эти данные могут затем подтвердить, что, по мнению авторов обсуждаемой здесь работы, очень высокий уровень содержания углекислого газа в атмосфере мог допустить возникновение воды (и, возможно, простых форм жизни) на древнем Марсе. Но будьте осторожны - понадобится от 10 до 20 лет, чтобы эти образцы достигли ученых на Земле.
Источник: Калифорнийский университет