Starożytny Mars miał odpowiednie warunki do podziemnego życia, sugerują nowe badania

Nowe badanie pokazuje dowody na to, że starożytny Mars prawdopodobnie dysponował wystarczającym zapasem energii chemicznej potrzebnej do rozwoju drobnoustrojów pod ziemią.

„Pokazaliśmy się, w oparciu o podstawowe obliczenia fizyki i chemii, że starożytna marsjańska powierzchnia podpowierzchniowa prawdopodobnie zawierała wystarczającą ilość rozpuszczonego wodoru, aby zasilić globalną podpowierzchniową biosferę,– powiedział Jesse Tarnas, doktorant na Brown University i główny autor badania opublikowanego w Listy o Ziemi i nauce planetarnej. „Warunki w tej nadającej się do zamieszkania strefie byłyby podobne do miejsc na Ziemi, gdzie istnieje życie podziemne”.

Ziemia jest domem dla tak zwanych podpowierzchniowych litotroficznych ekosystemów mikrobiologicznych — w skrócie SliME. Brak energii ze światła słonecznego, te podziemne drobnoustroje często czerpią energię z odrywania elektronów od cząsteczek w otaczającym ich środowisku. Rozpuszczony wodór cząsteczkowy jest doskonałym donorem elektronów i wiadomo, że napędza SLiME na Ziemi.

To nowe badanie pokazuje, że radioliza, proces, w którym promieniowanie rozbija cząsteczki wody na części składowe wodoru i tlenu, wytworzyłoby mnóstwo wodoru pod powierzchnią starożytnego Marsa. Naukowcy szacują, że stężenie wodoru w skorupie wokół 4 miliardów lat temu znajdowałaby się w zakresie stężeń, które utrzymują obfitość drobnoustrojów na Ziemi dzisiaj.

Odkrycia nie oznaczają, że życie na pewno istniało na starożytnym Marsie, ale sugerują, że gdyby życie rzeczywiście się zaczęło, podpowierzchnia Marsa zawierała kluczowe składniki, które utrzymywały ją przez setki milionów lat. Praca ma również implikacje dla przyszłej eksploracji Marsa, sugerując, że obszary, w których odsłonięta jest starożytna warstwa podpowierzchniowa, mogą być dobrymi miejscami do poszukiwania śladów dawnego życia.

Iść pod ziemię

Od czasu odkrycia dziesiątków lat temu starożytnych kanałów rzecznych i dna jezior na Marsie, Naukowcy byli zdumieni możliwością, że Czerwona Planeta mogła kiedyś gościć życie. Ale chociaż dowody na aktywność wody w przeszłości są niewątpliwe, nie jest jasne, ile faktycznie płynęło wody w historii Marsa. Najnowocześniejsze modele klimatyczne dla wczesnego Marsa wytwarzają temperatury, które rzadko osiągają wartości powyżej zera, co sugeruje, że wczesne okresy mokre na planecie mogły być ulotnymi zdarzeniami. To nie jest najlepszy scenariusz podtrzymywania życia na powierzchni w dłuższej perspektywie, i niektórzy naukowcy uważają, że podpowierzchnia może być lepszym miejscem na przeszłe życie na Marsie.

„Wtedy pojawia się pytanie: Jaka była natura tego podpowierzchniowego życia, gdyby istniał, i skąd czerpał energię?— powiedział Jack Mustard, profesor w Departamencie Ziemi Browna, Nauk o Środowisku i Planetarności oraz współautor badania. „Wiemy, że radioliza pomaga dostarczać energię podziemnym drobnoustrojom na Ziemi, więc to, co zrobił tutaj Jesse, polegało na kontynuowaniu historii radiolizy na Marsie”.

Naukowcy przyjrzeli się danym ze spektrometru promieniowania gamma, który leci na pokładzie statku kosmicznego NASA Mars Odyssey. Sporządzili mapę obfitości radioaktywnych pierwiastków toru i potasu w skorupie marsjańskiej. Na podstawie tych obfitości, mogli wywnioskować obfitość trzeciego pierwiastka promieniotwórczego, uran. Rozpad tych trzech pierwiastków zapewnia promieniowanie, które napędza radiolityczny rozkład wody. A ponieważ pierwiastki rozpadają się ze stałą szybkością, naukowcy mogliby wykorzystać współczesne obfitości do obliczenia obfitości 4 miliard lat temu. To dało zespołowi wyobrażenie o strumieniu promieniowania, który byłby aktywny w napędzaniu radiolizy.

Następnym krokiem było oszacowanie, ile wody byłoby dostępne dla tego promieniowania. Dowody geologiczne sugerują, że w porowatych skałach starożytnej skorupy marsjańskiej bulgotało mnóstwo wód gruntowych. Naukowcy wykorzystali pomiary gęstości skorupy marsjańskiej, aby z grubsza oszacować, ile przestrzeni porów byłoby dostępnych do wypełnienia wodą.

Wreszcie, zespół wykorzystał modele geotermalne i klimatyczne, aby określić, gdzie znajdowałoby się najlepsze miejsce dla potencjalnego życia. Nie może być tak zimno, żeby cała woda zamarzła, ale nie może też zostać rozgotowany przez ciepło płynnego jądra planety.

Połączenie tych analiz, naukowcy doszli do wniosku, że Mars prawdopodobnie miał globalną podpowierzchniową strefę nadającą się do zamieszkania o grubości kilku kilometrów. W tej strefie, produkcja wodoru poprzez radiolizę wygenerowałaby więcej niż wystarczającą ilość energii chemicznej do podtrzymania życia drobnoustrojów, na podstawie tego, co wiadomo o takich społecznościach na Ziemi. Strefa ta przetrwałaby setki milionów lat, naukowcy konkludują.

Odkrycia utrzymywały się nawet wtedy, gdy naukowcy modelowali różne scenariusze klimatyczne – niektóre po cieplejszej stronie, inni po zimniejszej stronie. co ciekawe, Sługa mówi, ilość podpowierzchniowego wodoru dostępnego do produkcji energii faktycznie wzrasta w przypadku ekstremalnie zimnych scenariuszy klimatycznych. To dlatego, że grubsza warstwa lodu nad strefą nadającą się do zamieszkania służy jako pokrywa, która pomaga zapobiegać ucieczce wodoru pod powierzchnię.

„Ludzie mają koncepcję, że zimny, wczesny klimat Marsa jest szkodliwy dla życia, ale pokazujemy, że pod ziemią w zimnym klimacie jest więcej energii chemicznej potrzebnej do życia,Sługa powiedział. „Myślimy, że to może zmienić postrzeganie przez ludzi związku między klimatem a przeszłym życiem na Marsie”.

Implikacje eksploracji

Tarnas i Mustard twierdzą, że odkrycia mogą być przydatne w myśleniu o tym, gdzie wysłać statek kosmiczny w poszukiwaniu śladów życia na Marsie w przeszłości.

„Jedną z najciekawszych opcji eksploracji jest obserwacja bloków megabrekcji – kawałków skały wydobytych spod ziemi w wyniku uderzenia meteorytu.,Sługa powiedział. „Wielu z nich mogło pochodzić z głębi tej nadającej się do zamieszkania strefy, a teraz po prostu siedzą, często w niezmienionej formie, na powierzchni."

Musztarda, który był aktywny w procesie wyboru miejsca lądowania na Marsie NASA 2020 wędrowiec, mówi, że tego rodzaju bloki brekcji są obecne w co najmniej dwóch miejscach rozważanych przez NASA: Północno-wschodnie Syrtis Major i Midway.

„Misja o 2020 łazikiem jest poszukiwanie śladów przeszłego życia,– powiedział Musztarda. „Obszary, na których mogą znajdować się pozostałości tej podziemnej strefy nadającej się do zamieszkania – która mogła być największą strefą nadającą się do zamieszkania na planecie – wydają się dobrym miejscem do namierzenia”.

Innymi współautorami artykułu byli Barbara Sherwood Lollar, Mike'a Bramble'a, Kevina Cannona, Ashley Palumbo i Ana-Catalina Plesa. Badania były wspierane przez Mars Data Analysis Program (MDAP) („To prawdziwa wada, ponieważ istnieje wiele badań, które pokazują, że rehabilitacja w fazach przewlekłych jest bardzo skuteczna i może poprawić funkcjonowanie 522723), Kanadyjska Rada Nauk Przyrodniczych i Badań Inżynieryjnych („To prawdziwa wada, ponieważ istnieje wiele badań, które pokazują, że rehabilitacja w fazach przewlekłych jest bardzo skuteczna i może poprawić funkcjonowanie 494812) oraz stypendium dla absolwentów Brown University.

Źródło:

https://news.brown.edu