Перхлораты — соли хлорной кислоты, которые содержат хлор, водород и кислород — давно считаются одной из ключевых загадок химии планет. Они образуются естественным образом и на Земле, но на Марсе или, например, на ледяном спутнике Юпитера Европе их гораздо больше — эти соли накапливаются в поверхностных слоях пыли и льда. Ученые знают, что перхлораты могут разрушать органические соединения, мешая поиску следов древней жизни, но при этом некоторые земные микроорганизмы способны использовать их как источник энергии, то есть, перхлораты теоретически могут поддерживать внеземные экосистемы.
Чтобы понять, насколько устойчивы эти соединения в экстремальных условиях открытого космоса, и как их разрушение зависит от влияния окружающей среды, специалисты Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова решили воспроизвести марсианские условия в стенах лаборатории.
Авторы исследования подготовили четыре типа образцов: чистый перхлорат натрия, его раствор, а также сухие и влажные смеси соли с песком, задачей которых было имитировать марсианский грунт. Все образцы охладили до условий Красной планеты, почти до —140 °C и поместили в вакуум, после чего подвергли воздействию пучка электронов, аналогичного влиянию космической радиации.
В ходе такого эксперимента в сухих образцах разрушалось до 30 % перхлората, при этом образовывались сильнейшие окислители, губительные для органических соединений. Когда же в смеси присутствовала вода, процесс был ощутимо более медленным: молекулы воды поглощали часть энергии, защищая соль от распада. Из этого можно сделать вывод, что в местах с ледяным покровом или повышенной влажностью шансы на сохранность органических молекул значительно выше.
По расчетам авторов работы, на глубине около метра под поверхностью Марса перхлораты могут сохраняться на протяжении десятков миллионов лет, тогда как на подверженной интенсивному облучению поверхности Европы они разрушаются за считанные десятилетия.
«Даже незначительные на первый взгляд отличия в содержании воды или минералов могут оказывать большое влияние на сохранность органических веществ», — отметил участник проекта, научный сотрудник МГУ Владимир Чепцов. В дальнейшем ученые планируют изучить влияние температуры на эти процессы.
Полученные результаты могут служить конкретными ориентирами для будущих миссий: очевидно, искать следы жизни стоит там, где есть вода и лед — именно в таких местах хрупкая органика имеет наибольшие шансы быть обнаруженной исследовательскими аппаратами.
Ранее ученые выяснили, как разрушится спутник Марса Фобос.