Nowe badania sugerują, że starożytny Mars prawdopodobnie miał wystarczająco dużo energii chemicznej, aby mikroby mogły się rozwijać pod ziemią. „Na podstawie podstawowych obliczeń fizycznych i chemicznych wykazaliśmy, że warstwa podpowierzchniowa starożytnego Marsa prawdopodobnie zawierała wystarczającą ilość rozpuszczonego wodoru, aby zasilić globalną biosferę podpowierzchniową” - mówi Jesse Tarnas, absolwent Uniwersytetu Browna i główny autor badania, opublikowanego w czasopiśmie Earth and Planetary Science Litery.
„Warunki w tym potencjalnie nadającym się do zamieszkania obszarze mogą być podobne do tych na Ziemi, gdzie istnieje życie pod ziemią”.
Gdzie życie ukrywa się na Marsie?
Ziemia jest domem dla tak zwanych podpowierzchniowych litotroficznych systemów mikrobiologicznych. W przypadku braku światła słonecznego te podziemne drobnoustroje często pobierają swoją energię, usuwając elektrony z cząsteczek w ich środowisku. Rozpuszczony wodór cząsteczkowy jest doskonałym donorem elektronów. Żywi takie mikroby na Ziemi.
Nowe badania pokazują, że radioliza, proces, w którym promieniowanie rozbija cząsteczki wody na ich składowe wodór i tlen, może wytworzyć dużo wodoru w starożytnej marsjańskiej podpowierzchni. Naukowcy szacują, że stężenie wodoru w skorupie 4 miliardy lat temu powinno być z grubsza porównywalne ze stężeniem na Ziemi, która obecnie odżywia wiele drobnoustrojów.
Odkrycia te nie oznaczają, że życie na pewno istniało na starożytnym Marsie, ale sugerują, że gdyby życie istniało, marsjańska powierzchnia podpowierzchniowa miałaby składniki niezbędne do utrzymania go przez setki milionów lat. Ta praca ma również wpływ na przyszłą eksplorację Marsa, ponieważ obszary, z których wypływa starożytna podpowierzchnia, mogą być doskonałym miejscem do poszukiwania starego życia.
Film promocyjny:
Iść pod ziemię
Odkąd ujawniono, że rzeki i jeziora pływały kiedyś na Marsie, naukowcy mieli obsesję na punkcie możliwości, że Czerwona Planeta może kiedyś być miejscem życia. Ale chociaż dowody na istnienie wody w przeszłości są niepodważalne, nie jest jasne, ile w historii Marsa faktycznie płynęła woda. Najlepsze modele klimatyczne dla wczesnego Marsa wytwarzają temperatury ledwo przekraczające punkt zamarzania, co oznacza, że okresy mokre na planecie mogą być bardzo krótkotrwałe. Nie jest to najlepszy scenariusz do utrzymywania życia na powierzchni przez długi czas, dlatego niektórzy naukowcy uważają, że życie Marsa pod powierzchnią w przeszłości mogło być lepsze.
Naukowcy przeanalizowali dane ze spektrometru promieniowania gamma, który znajduje się na pokładzie Mars Odysei. Zmapowali obfitość pierwiastków promieniotwórczych, toru i potasu w skorupie marsjańskiej. Zaczynając od mapy, udało im się znaleźć trzeci pierwiastek radioaktywny - uran. Rozpad tych trzech pierwiastków zapewnia promieniowanie, które prowadzi do radiolitycznego rozpadu wody. A ponieważ te pierwiastki rozpadają się w określonym tempie, model obfitości można wykorzystać do obliczenia obecności pierwiastków 4 miliardy lat temu. Dlatego zespół wpadł na pomysł wybuchu radioaktywnego, który aktywnie popchnął radiolizę.
Następnym krokiem było oszacowanie ilości wody dostępnej dla tego promieniowania. Dowody geologiczne sugerują, że porowate skały starożytnej marsjańskiej skorupy miały dużo wody gruntowej przedostającej się przez pory. Naukowcy wykorzystali pomiary gęstości skorupy marsjańskiej, aby z grubsza oszacować, ile porów jest dostępnych do wypełnienia wodą.
Na koniec zespół wykorzystał modele geotermalne i klimatyczne, aby określić, gdzie mogło znajdować się życie w starożytności. Nie powinno być tak zimno, żeby nie cała woda zamarzła, ale też niezbyt ciepła.
Łącząc te analizy, naukowcy doszli do wniosku, że prawdopodobnie Mars ma globalną podpowierzchniową strefę potencjalnie nadającą się do zamieszkania o grubości kilku kilometrów. W tej strefie produkcja wodoru poprzez radiolizę wygenerowała więcej niż wystarczającą ilość energii chemicznej do podtrzymania życia drobnoustrojów, w oparciu o to, co wiemy na Ziemi. Ta strefa musiała trwać przez setki milionów lat.
Odkrycia te utrzymywały się nawet wtedy, gdy naukowcy symulowali różne scenariusze klimatyczne - cieplejsze, inne zimniejsze. Co niezwykłe, powiedział Tarnas, ilość wodoru dostępnego pod ziemią jako źródła energii wzrasta w skrajnie zimnych scenariuszach klimatycznych. Ponieważ grubsza warstwa lodu nad strefą nadającą się do zamieszkania służy jako osłona, która zapobiega ucieczce wodoru z podpowierzchni.
„Ludzie myślą, że zimny klimat wczesnego Marsa jest zły dla życia, ale jak widać, w zimnym klimacie jest więcej energii chemicznej potrzebnej do życia pod ziemią” - mówi Tarnas. „Uważamy, że może to zmienić stosunek ludzi do klimatu i poprzedniego życia na Ziemi”.
Implikacje badawcze
Tarnas i Mustard twierdzą, że te odkrycia pomogą w zrozumieniu, dokąd wysłać następny statek kosmiczny w poszukiwaniu oznak życia na Marsie.
„Jedną z najciekawszych opcji eksploracji jest znalezienie bloków megabrecci - kawałków skały wyrwanych z ziemi w wyniku uderzenia meteorytu” - mówi Tarnas. „Wiele z nich pochodziło z głębin zamieszkałych stref, a teraz często znajdują się na powierzchni”.
Mustard, który był mocno zaangażowany w proces selekcji łazika Mars 2020, mówi, że tego rodzaju bloki breccia są obecne w co najmniej dwóch lokalizacjach sprawdzonych przez NASA: Northeast Syrtis Major i Midway.
Ilya Khel