Najnowsze wyniki badań dowodzą, że uderzenia planetoid w dawnego Marsa mogły doprowadzić do powstania kluczowych składników życia, przy założeniu, że atmosfera Marsa była bogata w wodór. Wczesna, bogata w wodór atmosfera Marsa może także tłumaczyć dlaczego planeta pozostała przyjazna dla życia także po tym gdy jej atmosfera uległa przerzedzeniu. Do badań wykorzystano dane zebrane przez łazik Curiosity przemieszczający się obecnie po powierzchni Czerwonej Planety.
Owymi kluczowymi elementami są azotyny (NO2) i azotany (NO3), stałe formy azotu, niezbędne do powstania i utrzymywania się życia takiego jakie znamy. Łazik Curiosity odkrył je w próbkach gleby i skał pobranych i przeanalizowanych podczas przemierzania krateru Gale, w którym kiedyś mieściło się jezioro.
Aby zrozumieć w jaki sposób azot w tej postaci mógł się odłożyć w kraterze, badacze musieli odtworzyć wczesną atmosferę Marsa tutaj na Ziemi. Badania prowadzone przez dr Rafaela Navarro-Gonzaleza i jego zespół naukowców z Instytutu Nauk Jądrowych na Autonomicznym Uniwersytecie Meksyku w Mexico City, obejmowały połączenie modeli teoretycznych i danych eksperymentalnych, które umożliwiło badania roli jaką wodór odgrywa w zamianie azotu w azotyny i azotany przy wykorzystaniu energii z uderzeń planetoid. Artykuł opisujący wyniki opublikowano w periodyku Journal of Geophysical Research: Planets.
W laboratorium grupa badaczy wykorzystała impulsy lasera podczerwonego do symulowania wysokoenergetycznych fal uderzeniowych wytwarzanych przy wejściu planetoidy w atmosferę planety. Impulsy skupiały się na pojemniku zawierającym mieszaninę wodoru, azotu i dwutlenku węgla, przypominającą wczesną atmosferę Marsa. Po serii impulsów laserowych, w powstałej miksturze określano ilość powstałych azotanów. Wyniki były, delikatnie mówiąc, zaskakujące.
„Dużym zaskoczeniem był fakt, że ilość azotanów wzrastała gdy do eksperymentów symulujących uderzenia planetoid dodawano wodór” mówi Navarro-Gonzalez. „To było nieintuicyjne, bowiem wodór prowadzi do powstania środowiska ubogiego w tlen, a powstanie azotanów wymaga tlenu. Niemniej jednak obecność wodoru prowadziła do szybszego ochładzania ogrzanego przez falę uderzeniową gazu, wiązania tlenku azotu, prekursora azotanów, w wyższych temperaturach”.
Choć opisywane tu eksperymenty przeprowadzano w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych miliony kilometrów od Czerwonej Planety, badacze chcieli symulować wyniki uzyskane przez Curiosity za pomocą instrumentu SAM zainstalowanego na pokładzie łazika. SAM pobiera próbki wywiercone z marsjańskich skał lub zebrane z powierzchni i wypieka je, aby przyjrzeć się sygnaturom chemicznym uwalnianych w tym procesie gazów.
„SAM na pokładzie Curiosity jako pierwszy instrument zarejestrował obecność azotanów na Marsie” mówi Christopher McKay, współautor artykułu z NASA Ames Research Center. „Z uwagi na niską zawartość gazowego azotu w atmosferze, azotany są jedyną biologicznie przydatną formą azotu na Marsie. Dlatego też, ich obecność w glebie ma ogromne znaczenie astrobiologiczne. Nasz artykuł pozwala nam zrozumieć możliwe źródła tych azotanów”.
Dlaczego wpływ wodoru na wyniki jest tak fascynujący? Choć powierzchnia Marsa jest zimna i nieprzyjazna dla życia dzisiaj, naukowcy uważają, że gęstsza atmosfera wzbogacona w gazy cieplarniane takie jak dwutlenek węgla i para wodna mogła ogrzewać planetę w przeszłości. Niektóre modele klimatyczne wskazują, że dodatek wodoru do atmosfery mógł być niezbędny do podniesienia temperatury na tyle, aby na powierzchni mogła istnieć woda w stanie ciekłym.
„Więcej wodoru jako gazu cieplarnianego w atmosferze jest interesującym faktem, zarówno dla samej historii klimatu na Marsie jak i dla jego przyjazności dla życia” mówi Jennifer Stern, planetolog z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Jeżeli mamy związek między dwoma elementami, które sprzyjają powstaniu warunków przyjaznych dla życia – potencjalnie cieplejszy klimat z wodą w stanie ciekłym na powierzchni oraz wzrost produkcji azotanów niezbędnych dla życia – to jest to bardzo ekscytujące. Wyniki naszych badań wskazują, że oba te elementy pasują do siebie, i obecność jednego wspomaga obecność drugiego”.
Mimo, że skład chemiczny wczesnej atmosfery Marsa pozostaje dla nas tajemnicą, niniejsze wyniki mogą stanowić elementy niezbędne do rozwiązania zagadki klimatu Czerwonej Planety.
Źródło: NASA