كان المريخ القديمة الظروف الملائمة للحياة تحت الأرض, وتشير البحوث الجديدة

أظهرت دراسة جديدة دليلا على أن المريخ القديمة ربما كان توفير إمدادات كافية من الطاقة الكيميائية للميكروبات لتزدهر تحت الأرض.

"أظهرنا, على أساس الفيزياء والكيمياء الحسابية الأساسية, أن باطن الأرض المريخ القديم المرجح زيارتها يكفي الهيدروجين المنحل إلى السلطة المحيط الحيوي تحت سطح الأرض العالمي,"عبده سعيد جيسي, طالب دراسات عليا في جامعة براون والمؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت في الأرض وعلوم الكواكب رسائل. "الأوضاع في هذه المنطقة القابلة للسكنى كان يمكن أن يكون على غرار الأماكن على الأرض حيث توجد الحياة تحت الأرض."

الأرض هي موطن لما يعرف تحت سطح الأرض جمادي التغذي النظم الإيكولوجية الميكروبية - الأوحال قصيرة. تفتقر إلى الطاقة من أشعة الشمس, هذه الميكروبات الجوفية في كثير من الأحيان الحصول على الطاقة من خلال تقشير الإلكترونات الخروج من الجزيئات في البيئات المحيطة بها. حل الهيدروجين الجزيئي هو المانحة الإلكترون عظيم وكما هو معروف لتغذية الأوحال على الأرض.

وتبين هذه الدراسة الجديدة التي الإشعاعي, عملية يتم من خلالها إشعاع يكسر جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين المكونة أجزائها, من شأنه أن يخلق الكثير من الهيدروجين في باطن الأرض المريخ القديم. ويقدر الباحثون أن تركيزات الهيدروجين في القشرة حول 4 مليار سنة مضت كان يمكن أن يكون في حدود تركيزات التي تحافظ على الميكروبات وفرة على الأرض اليوم.

النتائج لا تعني أن الحياة موجودة بالتأكيد على المريخ القديم, لكنها تشير إلى أن إذا كانت الحياة لم تبدأ بالفعل, كان تحت السطح المريخي المكونات الرئيسية لدعم لمئات الملايين من السنين. ويضم العمل أيضا انعكاسات على مستقبل استكشاف المريخ, مما يشير إلى أن المناطق التي تتعرض باطن الأرض القديمة قد تكون أماكن جيدة للبحث عن أدلة على الحياة الماضية.

الذهاب تحت الأرض

منذ اكتشاف منذ عقود من مجاري الأنهار القديمة وقيعان البحيرات على سطح المريخ, تم مثار العلماء من احتمال أن الكوكب الأحمر قد بمجرد استضافت الحياة. ولكن في حين أدلة على نشاط المياه الماضي هو واضح, انها ليست واضحة لمقدار من الماء تاريخ المريخ تدفقت في الواقع. دولة من بين الفن النماذج المناخية لأوائل المنتجات درجات الحرارة المريخ التي نادرا ما يبلغ ذروته فوق درجة التجمد, مما يوحي بأن الفترات الممطرة في وقت مبكر لكوكب الأرض قد تكون أحداث عابرة. هذه ليست أفضل سيناريو لاستمرار الحياة على سطح على المدى الطويل, ولها بعض العلماء التفكير بأن باطن الأرض قد يكون أفضل رهان للحياة على المريخ الماضية.

"يصبح السؤال بعد ذلك: ما هي طبيعة تلك الحياة تحت سطح الأرض, إذا كان موجودا, وحيث أنها لم تحصل على الطاقة?"قال جاك الخردل, أستاذ بقسم براون الأرض, العلوم البيئية والكواكب والمؤلف المشارك الدراسة. "ونحن نعلم أن الإشعاعي يساعد على توفير الطاقة للالميكروبات تحت الأرض على الأرض, ذلك ما فعله جيسي هنا كان لمتابعة القصة الإشعاعي على سطح المريخ ".

ودرس الباحثون بيانات من مطياف أشعة جاما التي تطير على متن المركبة الفضائية أوديسي المريخ التابع لناسا. إنهم وضعوا فرة من الثوريوم المشعة عناصر والبوتاسيوم في قشرة المريخ. وبناء على تلك الكميات المتوفرة, أنها يمكن أن نستنتج وفرة من عنصر مشع الثالث, اليورانيوم. اضمحلال تلك العناصر الثلاثة يوفر الإشعاع الذي يدفع انهيار radiolytic من الماء. وبسبب اضمحلال العناصر بمعدلات ثابتة, الباحثون ويمكن استخدام وفرة الحديثة لحساب وفرة 4 قبل بليون سنة. وأعطى هذا الفريق فكرة عن تدفق الإشعاع التي كانت نشطة لدفع الإشعاعي.

وكانت الخطوة التالية لتقدير كمية المياه يمكن أن يكون متوفرا لهذا الإشعاع انطلق. سوف تشير الأدلة الجيولوجية كانت هناك الكثير من فقاعات المياه الجوفية عنها في صخور مسامية من قشرة المريخ القديمة. واستخدم الباحثون قياسات كثافة قشرة المريخ لتقدير كم تقريبا مساحة المسام يمكن أن يكون متوفرا للمياه لملء.

أخيرا, استخدم فريق الطاقة الحرارية الأرضية والمناخ نماذج لتحديد مكان البقعة الحلوة للحياة المحتملة لكان. لا يمكن أن تكون باردة حتى يتسنى لجميع المياه المجمدة, ولكنه أيضا لا يمكن مطهو بفعل الحرارة من قلب المنصهر الكوكب.

الجمع بين هذه التحليلات, وخلص الباحثون أن المريخ كان من المرجح المنطقة القابلة للسكنى تحت سطح الأرض العالمي عدة كيلومترات في سمك. في تلك المنطقة, أن إنتاج الهيدروجين عن طريق الإشعاعي قد ولدت أكثر من الطاقة الكيميائية كافية لدعم الحياة الميكروبية, بناء على ما هو معروف عن هذه المجتمعات على الأرض. وتلك المنطقة قد استمر لمئات الملايين من السنين, وخلص الباحثون.

عقدت النتائج تصل حتى عندما غرار الباحثون مجموعة متنوعة من سيناريوهات مناخية مختلفة - بعض على الجانب دفئا, البعض الآخر على الجانب برودة. ومن المثير للاهتمام, يقول العبد, كمية الهيدروجين الموجودة تحت سطح الأرض المتاحة للحصول على الطاقة يذهب فعليا حتى في ظل السيناريوهات المناخية شديدة البرودة. ذلك لأن طبقة أكثر سمكا من الثلج فوق المنطقة القابلة للسكنى بمثابة الغطاء الذي يساعد على الحفاظ على الهيدروجين من الهروب من تحت سطح الأرض.

"الناس لديهم تصور أن أوائل المناخ البارد المريخ هو سيء للحياة, ولكن ما تبين لنا أن هناك المزيد من الطاقة الكيميائية في الواقع عن الحياة تحت الأرض في مناخ بارد,"وقال عبده. واضاف "هذا شيء نفكر يمكن تغيير نظرة الناس للعلاقة بين المناخ والحياة في الماضي على سطح المريخ."

آثار التنقيب

Tarnas والخردل القول إن هذه النتائج قد تكون مفيدة في التفكير إلى أين ترسل مركبة فضائية تبحث عن علامات حياة على المريخ الماضية.

"واحد من الخيارات الأكثر إثارة للاهتمام لاستكشاف تبحث في كتل megabreccia - قطع من الصخور التي تم حفرها من باطن الأرض عن طريق آثار نيزك,"وقال عبده. "العديد منهم قد تأتي من عمق هذه المنطقة الصالحة للسكنى, والآن انهم مجرد الجلوس, في كثير من الأحيان دون تغيير نسبيا, على السطح."

خردل, الذي كان نشطا في عملية اختيار موقع الهبوط لالمريخ التابع لناسا 2020 لاند روفر, ويقول ان هذه الأنواع من كتل بريشيا موجودة في اثنين على الأقل من مواقع ناسا تدرس: شمال شرق Syrtis الكبرى وفي منتصف الطريق.

"إن مهمة 2020 المسبار هو البحث عن علامات الحياة في الماضي,"قال الخردل. "المناطق حيث قد يكون لديك بقايا من هذه المنطقة القابلة للسكنى تحت الأرض - التي قد تكون أكبر منطقة للسكن على كوكب الأرض - يبدو وكأنه مكان جيد للاستهداف".

كان المؤلفون المشاركون الآخر على ورقة باربرا شيروود Lollar, مايك برامبل, كيفين كانون, اشلي بالومبو وآنا-كاتالينا Plesa. وأيد هذا البحث من قبل برنامج تحليل البيانات المريخ (MDAP) (منحة 522723), مجلس العلوم الطبيعية وبحوث الهندسة كندا (منحة 494812) وزمالة الدراسات العليا جامعة براون.

مصدر:

HTTPS://news.brown.edu