Американский марсоход Curiosity находится в кратере Гейла с августа 2012 года. Он оборудован миниатюрной дрелью, которая позволяет сверлить поверхность на глубину до 5 см для извлечения «чистых» образцов. Другой важный инструмент марсохода – лазер, который позволяет нагревать образцы и разделять их при испарении на отдельные химические элементы. Curiosity изучает химический состав пород на поверхности кратера Гейла по всему пути своего следования.

Хорошим индикатором, который применяется для изучения древних геологических условий на планете, является содержание изотопов углерода. Этот химический элемент имеет два стабильных изотопа с массой 12 и 13. Они образовались при формировании Солнечной системы и присутствуют везде. Однако угларод-12 является более активным, чем углерод-13, и вступает в реакции быстрее. Анализируя концентрацию этих изотопов в образцах древних пород, ученые могут понять, в каких условиях эти породы находились.

В первые годы своей работы Curiosity двигался по дну кратера Гейла, сложенному донными отложениями некогда существовавшего там озера. Затем марсоход начал подниматься на гору Шарп в центре кратера, слой за слоем изучая осадочные породы разных эпох. Спектрографический анализ образцов горных пород, изученных Curiosity, показывает, что содержание углерода в них сильно зависит от их возраста. Некоторые образцы были очень богаты углеродом-13, а в других он практически отсутствовал.

Образцы, бедные углеродом-13, напоминают геологам образцы из Австралии возрастом 2,7 млрд лет. Австралийские породы сформировались в условиях биологической активности, когда микроорганизмы перерабатывали метан. Однако точно определить, какой процесс происходил на Марсе, ученые не могут. Пока что они выдвинули три гипотезы: воздействие облака космической пыли, разрушение углерода под действием ультрафиолетового излучения и ультрафиолетовое разложение метана, возможно, биологического происхождения. Все три сценария отличаются от геологических процессов, которые происходили на древней Земле.

Каждые пару сотен миллионов лет Солнечная система проходит через галактическое молекулярное облако. Оно имеет очень низкую плотность и никак не отображается в ископаемых породах на Земле. Предположение ученых заключается в том, что пыль должна была снижать температуру на тогда еще влажном Марсе, в результате чего его поверхность покрывалась ледником. На поверхности этого льда скапливалась пыль, а после его таяния оставалась на месте, скрывая под собой богатый углеродом слой.

Однако сейчас у ученых нет никаких подтверждений того, что в прошлом в кратере Гейла формировались ледники. По мнению геологов, это объяснение является правдоподобным, но требует проведения дополнительных исследований для подтверждения.

Вторая гипотеза, объясняющая низкое количество углерода-13 – это ультрафиолетовое преобразование углекислого газа в органические соединения, такие как формальдегид. Некоторые научные работы предполагают, что УФ-излучение может вызвать такой тип реакций. Однако для подтверждения этой версии не хватает экспериментальных данных.

Наконец, третье объяснение дефицита углерода-13 имеет биологическую основу. На Земле сильно обедненные углеродом-13 ископаемые образовались в условиях переработки микробами метана, который также имел биологическое происхождение. На древнем Марсе метан мог выделяться на поверхность из недр планеты. Затем он должен был перерабатываться микроорганизмами, либо осаждаться на поверхности в результате реакции с ультрафиолетовым светом.

Однако, как мы знаем, в настоящее время нет существует ископаемых свидетельств того, что в древности на поверхности Марса присутствовали микробы. Поэтому в своем исследовании ученые связывают дефицит углерода-13 с воздействием ультрафиолетового света.

В связи с недостатком данных ученые не могут склониться ни к одной из гипотез. Им бы помогло, если бы Curiosity смог измерить содержание углерода в достаточно крупном выбросе метана. Однако пока что марсоход фиксирует очень низкое содержание метана в атмосфере, и редкие всплески тоже имеют относительно низкую концентрацию. Также ученым могло бы помочь обнаружение остатков микроорганизмов или следов ледниковых отложений.

Ожидается, что марсход Curiosity вернется в район, в котором он нашел малоуглеродные образцы пород, приблизительно через месяц.

Ссылка: phys.org

Обсудить