Oude Mars had juiste omstandigheden voor ondergrondse leven, suggereert een nieuw onderzoek

Een nieuwe studie toont het bewijs dat de oude Mars had waarschijnlijk een ruim aanbod van chemische energie voor microben om ondergronds te gedijen.

“We toonden, gebaseerd op fundamentele fysica en scheikunde berekeningen, dat de oude Mars ondergrond waarschijnlijk had genoeg opgeloste waterstof om een ​​globale ondergrondse biosfeer macht,"Said Jesse bediende, een afgestudeerde student aan de Brown University en hoofdauteur van een studie gepubliceerd in Earth and Planetary Science Letters. “De omstandigheden in deze bewoonbare zone zou vergelijkbaar zijn met plekken op aarde waar ondergrondse leven bestaat zijn geweest.”

De aarde is de thuisbasis van wat bekend staat als ondergrond lithotrophic microbiële ecosystemen - Slimes voor kort. Bij gebrek aan energie uit zonlicht, deze ondergrondse microben vaak hun energie door het afpellen elektronen af ​​van moleculen in hun omgeving omgevingen. Opgeloste moleculaire waterstof een grote elektronendonor en is bekend modder brandstof op aarde.

Deze nieuwe studie toont aan dat radiolyse, een proces waarbij straling breekt watermoleculen in hun samenstellende delen waterstof en zuurstof, zou hebben gecreëerd voldoende waterstof in de oude Martian ondergrond. De onderzoekers schatten dat waterstofconcentraties in de aardkorst rond 4 miljard jaar geleden in het bereik van concentraties die overvloedig microben vandaag op aarde in stand zou zijn geweest.

De bevindingen betekenen niet dat er zeker leven bestond op het oude Mars, maar ze suggereren wel dat als het leven inderdaad begonnen was, de ondergrond van Mars had de belangrijkste ingrediënten om het honderden miljoenen jaren te ondersteunen. Het werk heeft ook gevolgen voor toekomstige verkenning van Mars, wat suggereert dat gebieden waar de oude ondergrond is blootgesteld, goede plaatsen kunnen zijn om naar bewijs van vorig leven te zoeken.

Ondergronds gaan

Sinds de ontdekking decennia geleden van oude rivierkanalen en meerbeddingen op Mars, wetenschappers zijn geprikkeld door de mogelijkheid dat de Rode Planeet ooit het leven heeft gehost. Maar hoewel het bewijs van wateractiviteit in het verleden onmiskenbaar is, het is niet duidelijk hoeveel water uit de geschiedenis van Mars daadwerkelijk stroomde. State-of-the-art klimaatmodellen voor vroege Mars produceren temperaturen die zelden boven het vriespunt uitkomen, wat suggereert dat de vroege natte perioden van de planeet vluchtige gebeurtenissen kunnen zijn geweest. Dat is niet het beste scenario om het leven aan de oppervlakte op de lange termijn in stand te houden, en sommige wetenschappers denken dat de ondergrond misschien een betere gok is voor het vorige leven op Mars.

"De vraag wordt dan": Wat was de aard van dat ondergrondse leven?, als het bestond, en waar haalde het zijn energie vandaan??" zei Jack Mosterd, een professor in Brown's Department of Earth, Milieu- en planetaire wetenschappen en een co-auteur van een studie. "We weten dat radiolyse helpt om ondergrondse microben op aarde van energie te voorzien, dus wat Jesse hier deed, was het radiolyse-verhaal op Mars voortzetten.'

De onderzoekers keken naar gegevens van de gammastralingsspectrometer die aan boord van NASA's Mars Odyssey-ruimtevaartuig vliegt. Ze brachten de hoeveelheden van de radioactieve elementen thorium en kalium in de Marskorst in kaart. Op basis van die overvloed, ze zouden de overvloed van een derde radioactief element kunnen afleiden, uranium. Het verval van die drie elementen zorgt voor de straling die de radiolytische afbraak van water aandrijft. En omdat de elementen met constante snelheden vervallen, de onderzoekers zouden de moderne abundanties kunnen gebruiken om de abundanties te berekenen 4 miljard jaar geleden. Dat gaf het team een ​​idee van de stralingsflux die actief zou zijn geweest om radiolyse te stimuleren.

De volgende stap was om in te schatten hoeveel water er beschikbaar zou zijn geweest om die straling te zap. Geologisch bewijs suggereert dat er veel grondwater zou hebben geborreld in de poreuze rotsen van de oude Marskorst. De onderzoekers gebruikten metingen van de dichtheid van de korst van Mars om ruwweg te schatten hoeveel porieruimte er beschikbaar zou zijn geweest om water te vullen.

Tenslotte, het team gebruikte geothermische en klimaatmodellen om te bepalen waar de goede plek voor mogelijk leven zou zijn geweest. Het kan niet zo koud zijn dat al het water bevroren is, maar het kan ook niet te gaar worden door de hitte van de gesmolten kern van de planeet.

Die analyses combineren, de onderzoekers concluderen dat Mars waarschijnlijk een wereldwijde ondergrondse bewoonbare zone had van enkele kilometers dik. In die zone, waterstofproductie via radiolyse zou meer dan genoeg chemische energie hebben gegenereerd om microbieel leven te ondersteunen, gebaseerd op wat er bekend is over dergelijke gemeenschappen op aarde. En die zone zou honderden miljoenen jaren hebben bestaan, concluderen de onderzoekers.

De bevindingen hielden stand, zelfs toen de onderzoekers verschillende klimaatscenario's modelleerden - sommige aan de warmere kant, anderen aan de koudere kant. belangwekkend, Tarnas zegt:, de hoeveelheid ondergrondse waterstof die beschikbaar is voor energie stijgt zelfs onder de extreem koude klimaatscenario's. Dat komt omdat een dikkere ijslaag boven de bewoonbare zone als deksel dient en helpt voorkomen dat waterstof uit de ondergrond ontsnapt.

"Mensen hebben het idee dat een koud, vroeg klimaat op Mars slecht is voor het leven", maar wat we laten zien is dat er eigenlijk meer chemische energie is voor het leven onder de grond in een koud klimaat,"Zei Tarnas". "Dat is iets waarvan we denken dat het de perceptie van mensen over de relatie tussen klimaat en vorig leven op Mars kan veranderen."

Exploratie implicaties

Tarnas en Mustard zeggen dat de bevindingen nuttig kunnen zijn bij het nadenken over waar ruimtevaartuigen naartoe moeten worden gestuurd op zoek naar tekenen van een vorig leven op Mars.

"Een van de meest interessante opties voor verkenning is kijken naar megabreccia-blokken - brokken steen die via meteorietinslagen uit de grond zijn opgegraven,"Zei Tarnas". “Velen van hen zouden afkomstig zijn uit de diepte van deze bewoonbare zone, en nu zitten ze gewoon, vaak relatief ongewijzigd, op het oppervlak."

Mosterd, die actief is geweest bij het selecteren van een landingsplaats voor NASA's Mars 2020 rover, zegt dat dit soort breccia-blokken aanwezig zijn in ten minste twee van de locaties die NASA overweegt: Noordoost Syrtis Major en Midway.

“De missie van de 2020 rover is om te zoeken naar de tekenen van een vorig leven," zei Mosterd. "Gebieden waar je misschien overblijfselen hebt van deze ondergrondse bewoonbare zone - die misschien wel de grootste bewoonbare zone op de planeet was - lijken een goede plek om je op te richten."

Andere co-auteurs op het papier waren Barbara Sherwood Lollar, Mike Bramble, Kevin Cannon, Ashley Palumbo en Ana-Catalina Plesa. Het onderzoek werd ondersteund door het Mars Data Analysis Program (MDAP) (studiebeurs 522723), de Raad Natuurwetenschappen en Engineering Research van Canada (studiebeurs 494812) en een Brown University afgestudeerde fellowship.

Bron:

https://news.brown.edu