Eine neue Studie zeigt Anzeichen dafür, dass alter Mars wahrscheinlich eine reichliche Versorgung von chemischer Energie für Mikroben hatte U-Bahn gedeihen.

"Wir zeigten, basierend auf grundlegende Physik und Chemie Berechnungen, dass die alte Mars unter der Oberfläche wahrscheinlich genug gelösten Wasserstoff an der Macht eines globalen Untergrund Biosphäre hatte,„Said Jesse Diener, ein Student an der Brown University und leitender Autor einer Studie, veröffentlicht in Erde und Planetary Science Letters. „Die Bedingungen in dieser bewohnbaren Zone zu Orten auf der Erde waren ähnlich wären, wo Leben im Untergrund vorhanden ist.“

Die Erde ist die Heimat, was als Untergrund lithotrophen mikrobiellen Ökosysteme bekannt sind - Schleime für kurze. Mangelnde Energie aus Sonnenlicht, diese unterirdischen Mikroben erhalten oft ihre Energie von Elektronen aus den Molekülen in ihrer Umgebung Umgebungen Peeling. Gelöster molekularer Wasserstoff ist, eine große Elektronendonor und ist bekannt, Schleime auf der Erde auf dem Kraftstoff.

Diese neue Studie zeigt, dass die Radiolyse, Verfahren, durch die Strahlung bricht die Wassermoleküle in ihre Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff Teile, hätte vielen Wasserstoff in dem alten Marsuntergrund geschaffen. Die Forscher schätzen, dass die Wasserstoffkonzentration in der Kruste um 4 Vor Milliarden Jahren im Bereich von Konzentrationen wäre gewesen, die auf der Erde reichlich Mikroben unterstützen heute.

Die Ergebnisse bedeuten nicht, dass das Leben existiert auf jeden Fall auf dem alten Mars, aber sie legen nahe, dass, wenn das Leben hat in der Tat beginnen, der Marsuntergrund hatte die wichtigsten Zutaten, die es seit Hunderten von Millionen Jahre zu unterstützen. Die Arbeit hat auch Auswirkungen auf die zukünftige Erforschung des Mars, was darauf hindeutet, dass Bereiche, in denen der alten Untergrund könnte sein, gute Plätze ausgesetzt ist, auf Anzeichen von vergangenen Leben zu suchen.

In den Untergrund abtauchen

Seit der Entdeckung alter Flussläufe und Seebetten auf dem Mars vor Jahrzehnten, Wissenschaftler waren von der Möglichkeit gequält, dass der Rote Planet einst Leben beherbergt haben könnte. Aber während Beweise für vergangene Wasseraktivitäten unverkennbar sind, Es ist nicht klar, wie viel Wasser in der Marsgeschichte tatsächlich geflossen ist. Hochmoderne Klimamodelle für den frühen Mars erzeugen Temperaturen, die selten über dem Gefrierpunkt liegen, was darauf hindeutet, dass die frühen Regenperioden des Planeten flüchtige Ereignisse gewesen sein könnten. Das ist nicht das beste Szenario, um das Leben an der Oberfläche langfristig zu erhalten, und einige Wissenschaftler glauben, dass der Untergrund eine bessere Wahl für vergangenes Marsleben sein könnte.

„Die Frage wird dann: Was war die Natur dieses unterirdischen Lebens?, wenn es existierte, und woher hat es seine Energie?“, sagte Jack Senf, ein Professor in Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences und Co-Autor der Studie. „Wir wissen, dass die Radiolyse dabei hilft, unterirdische Mikroben auf der Erde mit Energie zu versorgen, so was Jesse tat hier war die Radiolyse Geschichte auf dem Mars zu verfolgen.“

Die Forscher untersuchten Daten aus dem Gammastrahlen-Spektrometer, das Mars Odyssey Raumschiff an Bord der NASA fliegt. Sie kartiert Abundanzen der radioaktiven Elemente Thorium und Kalium in der Marskruste. Auf der Grundlage dieser Häufigkeiten, sie konnten die Fülle eines dritten radioaktiven Elements schließen, Uran. Der Zerfall dieser drei Elemente liefert die Strahlung, die den radiolytischen Abbau von Wasser antreibt,. Und weil die Elemente Verfall bei konstanten Raten, die Forscher konnten die modernen Häufigkeiten verwenden, um die Häufigkeit zu berechnen 4 Milliarden Jahren. Das gab dem Team eine Vorstellung von dem Strahlungsfluss, der aktiv gewesen wäre Radiolyse zu fahren.

Der nächste Schritt war, um abzuschätzen, wie viel Wasser würde verfügbar gewesen, dass Strahlung zap. Geologische Hinweise darauf, es würde über genügend Grundwasser sprudelnde wurde in den porösen Gesteinen der alten Marskruste. Die Forscher verwendeten Messungen der Dichte der Marskruste, um ungefähr abzuschätzen, wie viel Porenraum für Wasser zum Füllen verfügbar gewesen wäre.

Endlich, Das Team verwendete Geothermie- und Klimamodelle, um zu bestimmen, wo der ideale Punkt für potenzielles Leben gewesen wäre. Es kann nicht so kalt sein, dass alles Wasser gefroren ist, aber es kann auch nicht durch Hitze aus dem geschmolzenen Kern des Planeten verkocht werden.

Kombination dieser Analysen, Die Forscher schlussfolgern, dass der Mars wahrscheinlich eine mehrere Kilometer dicke globale bewohnbare Zone unter der Oberfläche hatte. In dieser Zone, Die Wasserstoffproduktion durch Radiolyse hätte mehr als genug chemische Energie erzeugt, um das mikrobielle Leben zu unterstützen, basierend auf dem, was über solche Gemeinschaften auf der Erde bekannt ist. Und diese Zone hätte Hunderte Millionen Jahre lang bestanden, schließen die Forscher.

Die Ergebnisse hielten auch dann stand, als die Forscher eine Vielzahl verschiedener Klimaszenarien modellierten – einige davon auf der wärmeren Seite, andere auf der kälteren Seite. Interessant, Sagt der Diener, die Menge an unter der Oberfläche für Energie verfügbarem Wasserstoff steigt tatsächlich unter extrem kalten Klimaszenarien. Das liegt daran, dass eine dickere Eisschicht über der bewohnbaren Zone als Deckel dient, der verhindert, dass Wasserstoff aus dem Untergrund entweicht.

„Die Menschen haben die Vorstellung, dass ein frühes, kaltes Marsklima schlecht für das Leben ist, Was wir jedoch zeigen, ist, dass in einem kalten Klima tatsächlich mehr chemische Energie für das Leben im Untergrund vorhanden ist,sagte der Diener. „Das ist etwas, von dem wir glauben, dass es die Wahrnehmung der Menschen über die Beziehung zwischen dem Klima und dem vergangenen Leben auf dem Mars verändern könnte.“

Auswirkungen auf die Exploration

Tarnas und Mustard sagen, dass die Ergebnisse nützlich sein könnten, um darüber nachzudenken, wohin Raumschiffe geschickt werden sollen, um nach Anzeichen für vergangenes Marsleben zu suchen.

„Eine der interessantesten Explorationsoptionen ist die Betrachtung von Megabrekzienblöcken – Gesteinsbrocken, die durch Meteoriteneinschläge aus dem Untergrund ausgegraben wurden,sagte der Diener. „Viele von ihnen wären aus der Tiefe dieser bewohnbaren Zone gekommen, und jetzt sitzen sie nur, oft relativ unverändert, an der Oberfläche."

Senf, der aktiv an der Auswahl eines Landeplatzes für den Mars der NASA beteiligt war 2020 Rover, sagt, dass diese Art von Brekzienblöcken an mindestens zwei der von der NASA in Betracht gezogenen Standorte vorhanden sind: Nordosten von Syrtis Major und Midway.

„Der Auftrag der 2020 Rover soll nach den Zeichen des vergangenen Lebens suchen,“ sagte Senf. „Gebiete, in denen Sie möglicherweise Überreste dieser unterirdischen bewohnbaren Zone haben – die möglicherweise die größte bewohnbare Zone auf dem Planeten war – scheinen ein guter Ort zum Zielen zu sein.“

Andere Co-Autoren des Papiers waren Barbara Sherwood Lollar, Mike Brombeer, Kevin Kanone, Ashley Palumbo und Ana-Catalina Plesa. Die Forschung wurde vom Mars Data Analysis Program unterstützt (MDAP) (gewähren 522723), die Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada (gewähren 494812) und ein Brown University Graduiertenstipendium.

Quelle:

https://news.brown.edu