Nowe badania sugerują, że burze piaskowe na Marsie na całej planecie mogą wytworzyć śnieg żrących chemikaliów toksycznych dla życia. Pierwiastki mogłyby następnie przekształcić się w cząsteczki nadtlenku wodoru i spaść na ziemię jak śnieg, który zniszczyłby cząsteczki organiczne związane z życiem. Ta toksyczna substancja chemiczna może być skoncentrowana w górnych warstwach marsjańskiej gleby, uniemożliwiając przetrwanie życia.
Na całym świecie burze piaskowe, które okresowo okrywają Marsa płaszczem czerwieni, mogą generować śnieg żrących chemikaliów, w tym nadtlenku wodoru, które byłyby toksyczne dla życia, zgodnie z dwoma nowymi badaniami opublikowanymi w najnowszym numerze czasopisma Astrobiology .
Na podstawie badań terenowych na Ziemi, eksperymentów laboratoryjnych i modelowania teoretycznego naukowcy twierdzą, że utleniające substancje chemiczne mogą być wytwarzane przez elektryczność statyczną wytwarzaną przez wirujące chmury pyłu, które często zaciemniają powierzchnię przez miesiące, powiedział University of California, Berkeley, fizyk Gregory T. Delory, pierwszy autor jednego z artykułów. Jeśli te chemikalia były wytwarzane regularnie w ciągu ostatnich 3 miliardów lat, kiedy Mars prawdopodobnie był suchy i zakurzony, nagromadzony nadtlenek w glebie powierzchniowej mógłby wzrosnąć do poziomów, które zabiłyby „życie, jakie znamy”, powiedział.
„Jeśli to prawda, ma to bardzo duży wpływ na interpretację pomiarów gleby wykonanych przez lądowniki Viking w latach 70. XX wieku” - powiedział Delory, starszy pracownik laboratorium kosmicznego UC Berkeley. Głównym celem misji wikingów, składającej się z dwóch statków kosmicznych wystrzelonych przez NASA w 1975 r., Było przetestowanie czerwonej gleby Marsa pod kątem oznak życia. W 1976 r. Dwa lądowniki na pokładzie statku kosmicznego osiadły na powierzchni Marsa i przeprowadziły cztery osobne testy, w tym niektóre polegające na dodawaniu substancji odżywczych i wody do ziemi oraz węszeniu w celu wydobycia gazu, co może być charakterystycznym znakiem dla żywych mikroorganizmów.
Testy nie przyniosły jednoznacznych rezultatów, ponieważ gazy były wytwarzane tylko na krótko, a inne przyrządy nie wykryły śladów materiałów organicznych, których można by oczekiwać, gdyby istniało życie. Te wyniki bardziej wskazują na reakcję chemiczną niż obecność życia, powiedziała Delory.
„Jury wciąż nie ocenia, czy na Marsie jest życie, ale jasne jest, że Mars ma bardzo reaktywne chemicznie warunki w glebie” - powiedział. „Możliwe jest, że mogą wystąpić długoterminowe skutki korozyjne, które mogłyby mieć wpływ na załogi i sprzęt z powodu utleniaczy w marsjańskiej glebie i pyle”.
Podsumowując, powiedział: „intensywna ekspozycja na ultrafiolet, niskie temperatury, brak wody i utleniacze w glebie utrudniłyby przetrwanie mikrobom na Marsie”.
Artykuł Delory i jego współpracowników ukazujący się w czerwcowym numerze Astrobiology pokazuje, że pola elektryczne generowane podczas burz i mniejszych tornad, zwanych diabelskimi pyłami, mogą rozdzielać cząsteczki dwutlenku węgla i wody, umożliwiając im rekombinację jako nadtlenek wodoru lub bardziej skomplikowane nadtlenki . Wszystkie te utleniacze łatwo reagują i niszczą inne cząsteczki, w tym cząsteczki organiczne związane z życiem.
Drugi artykuł, współautorstwa Delory, pokazuje, że utleniacze te mogą tworzyć się i osiągać takie stężenia w pobliżu ziemi podczas burzy, że skondensują się w opadający śnieg, zanieczyszczając górne warstwy gleby. Według głównego autora, Sushila K. Atreya z Wydziału Nauk o Atmosferze, Oceanie i Kosmosu na Uniwersytecie Michigan, superoksydanty nie tylko mogą niszczyć materiał organiczny na Marsie, ale także przyspieszać utratę metanu z atmosfery.
Współautorzy obu artykułów pochodzą z NASA Goddard Space Flight Center; University of Michigan; Uniwersytet Duke'a; University of Alaska, Fairbanks; Instytut SETI; Southwest Research Institute; University of Washington, Seattle; oraz University of Bristol w Anglii.
Delory i jego koledzy badali diabelskie pyły na południowym zachodzie Ameryki, aby zrozumieć, w jaki sposób wytwarzana jest energia elektryczna podczas takich burz i jak pola elektryczne wpływałyby na cząsteczki w powietrzu - w szczególności cząsteczki takie jak w cienkiej marsjańskiej atmosferze.
„Próbujemy przyjrzeć się cechom, które sprawiają, że planeta nadaje się do zamieszkania lub nie nadaje się do zamieszkania, czy to dla życia, które się tam rozwinęło, czy też życia, które tam wprowadzamy” - powiedział.
Na podstawie tych badań on i jego koledzy wykorzystali modele fizyki plazmy, aby zrozumieć, w jaki sposób cząstki pyłu ocierające się o siebie podczas burzy stają się naładowane dodatnio i ujemnie, podobnie jak elektryczność statyczna, gdy przechodzimy przez dywan, lub elektryczność w chmurach burzowych . Chociaż nie ma dowodów na wyładowania piorunowe na Marsie, pole elektryczne generowane, gdy naładowane cząstki oddzielają się w burzy piaskowej, mogą przyspieszać elektrony do prędkości wystarczających do rozerwania cząsteczek na części, odkrył Delory i jego koledzy.
„Z naszych prac polowych wiemy, że silne burze elektryczne są generowane przez burze piaskowe na Ziemi. Także eksperymenty laboratoryjne i badania teoretyczne wskazują, że warunki w marsjańskiej atmosferze powinny wytwarzać silne pola elektryczne również podczas burz pyłowych ”- powiedział współautor dr William Farrell z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, MD.
Ponieważ para wodna i dwutlenek węgla są najbardziej rozpowszechnionymi cząsteczkami w marsjańskiej atmosferze, najprawdopodobniej tworzą się jony: wodór, hydroksyl (OH) i tlenek węgla (CO). Jednym z produktów ich rekombinacji, zgodnie z drugim badaniem, byłby nadtlenek wodoru (H2O2). W wystarczająco wysokich stężeniach nadtlenek skrapla się w ciało stałe i wypada z powietrza.
Gdyby ten scenariusz rozgrywał się na Marsie przez większą część jego historii, nagromadzony nadtlenek w glebie mógłby oszukać eksperymenty Wikingów szukające życia. Podczas gdy eksperymenty z oznaczeniem uwalniania i wymiany gazowej na lądownikach wykryły gaz, gdy woda i składniki odżywcze zostały dodane do gleby na Marsie, eksperyment spektrometru masowego lądowników nie wykazał materii organicznej.
W tym czasie naukowcy zasugerowali, że bardzo reaktywne związki w glebie, być może nadtlenek wodoru lub ozon, mogły wytworzyć pomiary, imitujące reakcję żywych organizmów. Inni sugerowali możliwe źródło tych utleniaczy: reakcje chemiczne w atmosferze katalizowane przez światło ultrafioletowe ze Słońca, które jest bardziej intensywne z powodu rzadkiej atmosfery Marsa. Jednak przewidywane poziomy były znacznie niższe niż potrzebne do uzyskania wyników wikingów.
Delory powiedziała, że produkcja utleniaczy przez burze piaskowe i diabelskie pyły, które wydają się być powszechne na Marsie, wystarczyłaby, by spowodować obserwacje Wikingów. Trzydzieści lat temu niektórzy badacze rozważali możliwość, że burze piaskowe mogą być elektrycznie aktywne, jak burze na Ziemi, i że burze te mogą być źródłem nowej reaktywnej chemii. Ale do tej pory było to niestabilne.
„Obecność nadtlenku może wyjaśniać kłopot, jaki mieliśmy z Marsem, ale wciąż wiele nie rozumiemy na temat chemii atmosfery i gleb planety”, powiedział.
Według członków zespołu teorię można przetestować dalej za pomocą czujnika pola elektrycznego współpracującego z systemem chemii atmosferycznej w przyszłym łaziku lub lądowniku Mars.
W skład zespołu wchodzą Delory, Atreya, Farrell oraz Nilton Renno i Ah-San Wong z University of Michigan; Steven Cummer z Duke University, Durham, N.C .; Davis Sentman z University of Alaska; John Marshall z SETI Institute in Mountain View, Kalifornia; Scot Rafkin z Southwest Research Institute w San Antonio w Teksasie; i David Catling z University of Washington.
Badania zostały sfinansowane przez NASA Mars Fundamental Research Program oraz wewnętrzne fundusze instytucjonalne NASA Goddard.
Oryginalne źródło: UC Berkeley News Release
