Новое исследование предполагает, что пыльные бури по всей планете на Марсе могут создать снег из агрессивных химических веществ, токсичных для жизни. Затем элементы могут превратиться в молекулы перекиси водорода и упасть на землю в виде снега, который разрушит органические молекулы, связанные с жизнью. Этот токсичный химикат может быть сконцентрирован в верхних слоях марсианской почвы, препятствуя выживанию жизни.
Согласно двум новым исследованиям, опубликованным в последнем выпуске журнала Astrobiology, пылевые бури на всей планете, которые периодически покрывают Марс мантией красного цвета, могут вызывать образование коррозийных химических веществ, в том числе перекиси водорода, которые будут токсичны для жизни. ,
Основываясь на полевых исследованиях на Земле, лабораторных экспериментах и теоретическом моделировании, исследователи утверждают, что окисляющие химические вещества могут быть получены статическим электричеством, генерируемым в закрученных пылевых облаках, которые часто затеняют поверхность в течение нескольких месяцев, сказал Калифорнийский университет в Беркли, физик Грегори Т. Делори, первый автор одной из статей. Если бы эти химические вещества производились регулярно в течение последних 3 миллиардов лет, когда Марс предположительно был сухим и пыльным, накопленный пероксид в поверхностной почве мог бы вырасти до уровней, которые убили бы «жизнь, какой мы ее знаем», сказал он.
«Если это правда, это очень сильно влияет на интерпретацию измерений почвы, сделанных приземлителями викингов в 1970-х годах», - сказал Делори, старший научный сотрудник лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли. Основной целью миссии «Викинг», состоящей из двух космических кораблей, запущенных НАСА в 1975 году, было испытание красной почвы Марса на наличие признаков жизни. В 1976 году два приземлителя на борту космического корабля расположились на поверхности Марса и провели четыре отдельных испытания, в том числе те, которые включали добавление питательных веществ и воды в грязь и анализирование на предмет добычи газа, что может быть явным признаком живых микроорганизмов.
Испытания были безрезультатными, потому что газы производились только на короткое время, и другие приборы не обнаружили следов органических материалов, которые можно было бы ожидать, если бы они присутствовали. Эти результаты являются более показательными для химической реакции, чем присутствие жизни, сказал Делори.
«До сих пор неизвестно, существует ли жизнь на Марсе, но ясно, что у Марса очень химически реактивные условия в почве», - сказал он. «Возможно, могут быть долговременные коррозионные эффекты, которые повлияют на экипажи и оборудование из-за окислителей в марсианской почве и пыли».
В целом, по его словам, «интенсивное воздействие ультрафиолета, низкие температуры, нехватка воды и окислителей в почве затруднят выживание любого микроба на Марсе».
Статья Делори и его коллег, появившаяся в июньском номере Astrobiology, демонстрирует, что электрические поля, создаваемые в штормах и небольших торнадо, называемых пылевыми дьяволами, могут разделять молекулы углекислого газа и воды на части, что позволяет им рекомбинировать в виде перекиси водорода или более сложных супероксидов. , Все эти окислители легко реагируют и разрушают другие молекулы, в том числе органические молекулы, связанные с жизнью.
Вторая статья, соавтором которой является Делори, демонстрирует, что эти окислители могут образовывать и достигать таких концентраций вблизи земли во время шторма, что они могут конденсироваться в падающий снег, загрязняя верхние слои почвы. По словам ведущего автора Сушила Атрея из Отделения атмосферных, океанических и космических наук Мичиганского университета, супероксиданты могут не только разрушать органический материал на Марсе, но и ускорять потерю метана из атмосферы.
Соавторы двух статей из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА; Университет Мичигана; Университет Дьюка; Университет Аляски, Фэрбенкс; Институт SETI; Юго-западный научно-исследовательский институт; Университет Вашингтона, Сиэтл; и Бристольский университет в Англии.
Делори и его коллеги изучали пылевых дьяволов на юго-западе США, чтобы понять, как в таких штормах вырабатывается электричество и как электрические поля будут влиять на молекулы в воздухе - в частности, на молекулы, подобные тем, которые находятся в тонкой марсианской атмосфере.
«Мы пытаемся взглянуть на особенности, которые делают планету пригодной для жизни или непригодной для жизни, будь то жизнь, которая там развивается, или жизнь, которую мы несем туда», - сказал он.
Основываясь на этих исследованиях, он и его коллеги использовали физические модели плазмы, чтобы понять, как частицы пыли, трущиеся друг о друга во время шторма, приобретают положительный и отрицательный заряд, подобно тому, как статическое электричество накапливается, когда мы пересекаем ковер, или электричество накапливается в грозовых облаках. , Хотя нет никаких доказательств молниеносных разрядов на Марсе, электрическое поле, генерируемое, когда заряженные частицы отделяются в пылевой бури, может ускорить электроны до скоростей, достаточных для того, чтобы разбить молекулы на части, обнаружили Делори и его коллеги.
«Из наших полевых работ мы знаем, что сильные электрические поля генерируются пыльными бурями на Земле. Кроме того, лабораторные эксперименты и теоретические исследования показывают, что условия в атмосфере Марса также должны создавать сильные электрические поля во время пыльных бурь », - сказал соавтор доктор Уильям Фаррелл из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.
Поскольку водяной пар и углекислый газ являются наиболее распространенными молекулами в атмосфере Марса, наиболее вероятными ионами для образования являются водород, гидроксил (ОН) и окись углерода (СО). Одним из продуктов их рекомбинации, согласно второму исследованию, будет перекись водорода (H2O2). При достаточно высоких концентрациях пероксид конденсируется в твердое вещество и выпадает из воздуха.
Если бы этот сценарий разыгрался на Марсе большую часть его истории, скопившийся в почве пероксид мог бы одурачить эксперименты викингов в поисках жизни. В то время как эксперименты с маркированным высвобождением и обменом газа на землевладельцах обнаруживали газ при добавлении воды и питательных веществ в марсианскую почву, эксперимент с масс-спектрометром землевладельцев не обнаружил органических веществ.
В то время исследователи предположили, что очень реактивные соединения в почве, возможно, перекись водорода или озон, могли производить измерения, имитирующие реакцию живых организмов. Другие предложили возможный источник этих окислителей: химические реакции в атмосфере, катализируемые ультрафиолетовым светом солнца, которые более интенсивны из-за тонкой атмосферы Марса. Однако прогнозируемые уровни были намного ниже, чем необходимо для получения результатов викингов.
По словам Делори, производство окислителей в результате пыльных бурь и пыльных дьяволов, которые, как представляется, распространены на Марсе, было бы достаточным, чтобы вызвать наблюдения викингов. Тридцать лет назад некоторые исследователи рассматривали возможность того, что пыльные бури могут быть электрически активными, как грозы Земли, и что эти бури могут быть источником новой реактивной химии. Но это было непроверенным до сих пор.
«Присутствие перекиси может объяснить затруднения, которые у нас были с Марсом, но мы все еще многое не понимаем о химии атмосферы и почв планеты», - сказал он.
По словам членов команды, эта теория может быть дополнительно проверена датчиком электрического поля, работающим в тандеме с системой химии атмосферы на будущем марсоходе или корабле.
В состав команды входят Делори, Атрея, Фаррелл и Нилтон Ренно и Ай-Сан Вонг из Мичиганского университета; Стивен Каммер из Университета Дьюка, Дарем, Северная Каролина; Дэвис Сентман из Университета Аляски; Джон Маршалл из Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния; Скот Рафкин из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио, штат Техас; и Дэвид Кэтлинг из Вашингтонского университета.
Исследование финансировалось Программой фундаментальных исследований НАСА Марс и внутренними институциональными фондами НАСА Годдарда.
Первоисточник: Пресс-релиз Калифорнийского университета в Беркли
