Источником может быть биологически образованный метан

НАСАМарсоход Curiosity приземлился вторник 6 августа 2012 года кратер Гейла забрел внутрь, взял образцы и отправил их домой для интерпретации исследователями. Анализ изотопов углерода в образцах донных отложений, взятых с полудюжины открытых участков, включая обнаженную скалу, дает исследователям три правдоподобных объяснения происхождения углерода: космическая пыль, ультрафиолетовый распад углекислого газа или биоразлагаемый метан, произведенный биологически.

Исследователи отмечают, что сегодня (17 января 2022 г.) Процессы Национальной академии наук «Все эти три сценария необычны, в отличие от обычных процессов на Земле».

У углерода есть два стабильных изотопа, 12 и 13. Глядя на величину каждого из них в объекте, исследователи могут определить специфику углеродного цикла, даже если он произошел очень давно.

«Количество углерода-12 и углерода-13 в нашей Солнечной системе такое же, как и во время формирования Солнечной системы», — сказал Кристофер Х. Шмидт, профессор геологии в штате Пенсильвания. — сказал Хаус. «Оба присутствуют во всем, но углерод 12 реагирует быстрее, чем углерод 13, что может выявить углеродный цикл, глядя на относительные величины каждого из образцов».

На снимке показана скважина высокого поля в гребне Веры Рубин. Буровой порошок из этой скважины показал значения изотопов углерода, которые указывают на углеродный цикл, включая жизнь на поверхности, интенсивное УФ-излучение, проникающее в атмосферу, или галактическую пыль. Изображение было получено с помощью тепловизора с марсианским объективом в 2247 сол. Авторы и права: НАСА / Калтех-Лаборатория реактивного движения / MSSS

Curiosity со штаб-квартирой в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии провел последние девять лет, исследуя часть долины Гейла, в которой были обнаружены слои древних пород. Марсоход пробурил поверхность этих слоев и извлек образцы из погребенных слоев отложений. Curiosity нагревал образцы в отсутствие кислорода, отделяя любые химические вещества. Спектрографический анализ фракции восстановленного углерода, полученного в результате этого пиролиза, показал широкий диапазон уровней углерода-12 и углерода-13 в зависимости от того, где и когда был образован исходный образец. Некоторый углерод был исключительно восстановлен до углерода 13, в то время как другие образцы углерода были обогащены.

«Образцы, обедненные углеродом-13, аналогичны образцам, взятым из отложений возрастом 2,7 миллиарда лет в Австралии», — сказал Хаус. «Эти закономерности были вызваны биологическими процессами, когда метан потреблялся древними микробами, но о Марсе мы не можем сказать наверняка, потому что это планета, состоящая из материалов и процессов, отличных от Земли».

Чтобы объяснить исключительно уменьшенные образцы, исследователи предлагают три возможности: облако космической пыли, УФ-излучение, разрушающее углекислый газ, или биологически генерируемый УФ-распад метана.

Согласно Хаусу, Солнечная система проходит через галактическое молекулярное облако каждые двести миллионов лет.

«Он не собирает много пыли», — сказал Хаус. «Трудно увидеть какое-либо из этих событий осаждения в земных записях».

Чтобы создать слой, который мог бы смоделировать Curiosity, галактическое пылевое облако сначала понизило бы температуру на Марсе, который все еще содержал бы воду и образовывал ледники. Пыль будет откладываться поверх льда и должна оставаться на месте, как только ледник растает, оставив грязный слой, содержащий углерод.

До сих пор имеется ограниченное количество свидетельств присутствия прошлых ледников в кратере Гейла на Марсе. По мнению исследователей, «это объяснение правдоподобно, но требует дальнейших исследований».

Вторым возможным объяснением низкого уровня углерода 13 является превращение углекислого газа в органические соединения, такие как формальдегид.

«Есть документация, которая предсказывает, что УФ-излучение может вызвать этот тип фракции», — сказал Хаус. «Однако требуются дополнительные результаты испытаний, показывающие область такого размера, поэтому мы можем исключить или отвергнуть это объяснение».

Третий возможный метод изготовления моделей с уменьшенным содержанием углерода-13 основан на биологической основе.

На Земле сигнатура углерода-13, сильно восстановленная на палеоповерхности, представляет собой микробов прошлого, которые потребляют метан, производимый микробами. Древний Марс, возможно, выпустил большое количество метана со дна, что благоприятно для потенциала производства метана. Затем выделяющийся метан потребляется поверхностными микробами или размещается непосредственно на поверхности, реагируя с ультрафиолетовым светом.

Однако, по словам исследователей, в настоящее время нет никаких доказательств осаждения поверхностных микроорганизмов на поверхности в прошлый вторник, поэтому биологическое описание, представленное в статье, основывалось на ультрафиолетовом свете для размещения сигнала углерода-13 на земле.

«Все эти три возможности указывают на экстраординарный углеродный цикл, не похожий ни на что на Земле сегодня», — сказал Хаус. «Но нам нужно больше данных, чтобы выяснить, какое из них является правильным объяснением. Было бы неплохо, если бы марсоход мог обнаруживать большие выбросы метана и измерять в них изотопы углерода, но когда есть выбросы метана, большинство из них небольшие, и ни один марсоход не может этого сделать. взять образец, достаточно большой, чтобы измерить изотопы.

В Палате также отметили, что ситуацию можно немного прояснить, отследив остатки микробных матов или ледниковых отложений.

«Мы осторожны в своей интерпретации, что является отличным уроком при изучении другого мира», — сказал Хаус.

Curiosity все еще собирает и анализирует образцы и через месяц вернется к фронтону, где были найдены некоторые образцы в этом исследовании.

«Это исследование соответствует долгосрочной цели исследования Марса», — сказал Хаус. «Чтобы измерить различные изотопы углерода — один из самых важных геологических инструментов — в отложениях другого обитаемого мира, он делает это после 9 лет исследований».

Примечание: «Гейл Грейтер, соединения изотопов углерода обнаружены на Марсе» 17 января 2022 г., Процессы Национальной академии наук.

Грегори М., недавний кандидат наук о Земле. Вонг также работал над проектом Peng State.

Другие участники исследования в Лаборатории реактивного движения НАСА: Кристофер Р. Вебстер, научный сотрудник и старший научный сотрудник; Грегори Дж. Флеш, инженер-программист научных приложений; и Эми Э. Хоффман, научный сотрудник; В Отделе исследований Солнечной системы Центра космических полетов имени Годдарда НАСА: Хизер Б. Франция, научный сотрудник; Дженнифер с. Стерн, научный сотрудник; Алексей Павлов, космонавт; Дженнифер Л. Эйгенфрот, научный сотрудник; Даниэль б. Клавин, заместитель директора по стратегическим наукам; Чарльз А. Малеспин, председатель Лаборатории планетарной экологии; и Пол Р. Махафи, директор Отдела исследований Солнечной системы на пенсии; В Мичиганском университете: Сушил К. Атрейя, профессор климатических и космических наук и техники и директор Лаборатории планетарных наук; В Научном институте Карнеги: Эндрю Стил, ученый; Джорджтаунский университет и Центр космической авиации имени Годдарда НАСА: Маева Милан, научный сотрудник.

Проект поддержало НАСА.