Gamle Mars hadde de rette forholdene for underjordisk liv, ny forskning tyder på

En ny studie viser bevis på at gamle Mars sannsynligvis hadde rikelig med kjemisk energi for mikrober å trives under jorden.

"Vi viste, basert på grunnleggende fysikk- og kjemiberegninger, at den gamle Mars-undergrunnen sannsynligvis hadde nok oppløst hydrogen til å drive en global undergrunnsbiosfære," sa Jesse Tarnas, en doktorgradsstudent ved Brown University og hovedforfatter av en studie publisert i Earth and Planetary Science Letters. "Forholdene i denne beboelige sonen ville ha vært lik steder på jorden hvor det eksisterer liv under jorden."

Jorden er hjemsted for det som er kjent som underjordiske litotrofe mikrobielle økosystemer - SliMEs for korte. Mangler energi fra sollys, disse underjordiske mikrobene får ofte energien sin ved å skrelle elektroner av molekyler i de omkringliggende miljøene. Oppløst molekylært hydrogen er en stor elektrondonor og er kjent for å gi drivstoff til SLiME på jorden.

Denne nye studien viser at radiolyse, en prosess der stråling bryter vannmolekyler inn i deres bestanddeler av hydrogen og oksygen, ville ha skapt rikelig med hydrogen i den gamle Mars-undergrunnen. Forskerne anslår at hydrogenkonsentrasjoner i jordskorpen rundt 4 milliarder år siden ville ha vært i området av konsentrasjoner som opprettholder rikelig med mikrober på jorden i dag.

Funnene betyr ikke at liv definitivt eksisterte på gamle Mars, men de antyder at hvis livet faktisk kom i gang, Mars-undergrunnen hadde nøkkelingrediensene til å støtte den i hundrevis av millioner år. Arbeidet har også implikasjoner for fremtidig Mars-utforskning, antyder at områder der den eldgamle undergrunnen er utsatt kan være gode steder å lete etter bevis på tidligere liv.

Går under jorden

Siden oppdagelsen for tiår siden av eldgamle elvekanaler og innsjøer på Mars, forskere har blitt fristet av muligheten for at den røde planeten en gang kan ha vært vert for livet. Men mens bevis på tidligere vannaktivitet er umiskjennelig, det er ikke klart hvor mye av Mars-historien som faktisk rant vann. State-of-the-art klimamodeller for tidlig Mars produserer temperaturer som sjelden topper over frysepunktet, som antyder at planetens tidlige våte perioder kan ha vært flyktige hendelser. Det er ikke det beste scenariet for å opprettholde liv på overflaten på lang sikt, og det har noen forskere til å tenke at undergrunnen kan være en bedre innsats for tidligere Mars-liv.

«Spørsmålet blir da: Hva var naturen til det underjordiske livet, hvis det eksisterte, og hvor fikk den energien fra?" sa Jack Mustard, en professor ved Browns Department of Earth, Miljø- og planetvitenskap og en studiemedforfatter. "Vi vet at radiolyse bidrar til å gi energi til underjordiske mikrober på jorden, så det Jesse gjorde her var å forfølge radiolysehistorien på Mars.»

Forskerne så på data fra gammastrålespektrometeret som flyr ombord på NASAs Mars Odyssey-romfartøy. De kartla forekomster av de radioaktive grunnstoffene thorium og kalium i Mars-skorpen. Basert på disse overflodene, de kunne utlede overflod av et tredje radioaktivt grunnstoff, uran. Nedbrytningen av disse tre elementene gir strålingen som driver den radiolytiske nedbrytningen av vann. Og fordi grunnstoffene forfaller med konstante hastigheter, forskerne kunne bruke moderne overflod til å beregne overflod 4 milliarder år siden. Det ga teamet en idé om strålingsfluksen som ville ha vært aktiv for å drive radiolyse.

Det neste trinnet var å estimere hvor mye vann som ville vært tilgjengelig for at strålingen kunne zap. Geologiske bevis tyder på at det ville ha vært rikelig med grunnvann som boblet rundt i de porøse bergartene i den gamle Mars-skorpen. Forskerne brukte målinger av tettheten til Mars-skorpen for å anslå omtrent hvor mye poreplass som ville vært tilgjengelig for vann å fylle.

Endelig, teamet brukte geotermiske modeller og klimamodeller for å finne ut hvor søtpunktet for potensielt liv ville ha vært. Det kan ikke være så kaldt at alt vann er frosset, men det kan heller ikke overkokes av varme fra planetens smeltede kjerne.

Ved å kombinere disse analysene, forskerne konkluderer med at Mars sannsynligvis hadde en global beboelig sone som var flere kilometer i tykkelse. I den sonen, hydrogenproduksjon via radiolyse ville ha generert mer enn nok kjemisk energi til å støtte mikrobielt liv, basert på hva som er kjent om slike samfunn på jorden. Og den sonen ville ha vedvart i hundrevis av millioner år, konkluderer forskerne.

Funnene holdt stand selv når forskerne modellerte en rekke forskjellige klimascenarier - noen på den varmere siden, andre på den kaldere siden. Interessant, sier Tarnas, mengden av underjordisk hydrogen tilgjengelig for energi går faktisk opp under ekstremt kalde klimascenarioer. Det er fordi et tykkere lag med is over den beboelige sonen fungerer som et lokk som hjelper til med å hindre hydrogen fra å unnslippe undergrunnen.

"Folk har en oppfatning om at et kaldt tidlig Mars-klima er dårlig for livet, men det vi viser er at det faktisk er mer kjemisk energi for liv under jorden i et kaldt klima,sa Tarnas. "Det er noe vi tror kan endre folks oppfatning av forholdet mellom klima og tidligere liv på Mars."

Utforskningsimplikasjoner

Tarnas og Mustard sier at funnene kan være nyttige for å tenke på hvor de skal sende romfartøy på jakt etter tegn på tidligere liv på mars..

"Et av de mest interessante alternativene for utforskning er å se på megabreccia-blokker - steinbiter som ble gravd ut fra undergrunnen via meteorittnedslag,sa Tarnas. "Mange av dem ville ha kommet fra dypet av denne beboelige sonen, og nå sitter de bare, ofte relativt uendret, på overflaten."

Sennep, som har vært aktiv i prosessen med å velge et landingssted for NASAs Mars 2020 rover, sier at denne typen bresciablokker finnes på minst to av stedene NASA vurderer: Northeast Syrtis Major og Midway.

"Oppdraget til 2020 rover er å lete etter tegn på tidligere liv," sa Sennep. "Områder der du kan ha rester av denne underjordiske beboelige sonen - som kan ha vært den største beboelige sonen på planeten - virker som et godt sted å målrette seg mot."

Andre medforfattere på papiret var Barbara Sherwood Lollar, Mike Bramble, Kevin Cannon, Ashley Palumbo og Ana-Catalina Plesa. Forskningen ble støttet av Mars Data Analysis Program (MDAP) (stipend 522723), Naturvitenskapelig og ingeniørvitenskapelig forskningsråd i Canada (stipend 494812) og et stipendiat ved Brown University.

Kilde:

https://news.brown.edu