Ученые из Мексики провели ряд экспериментов на основе данных, полученных марсоходом «Кьюриосити» из образцов почвы и камней, собранных в кратере Гейла. Результаты их удивили и, возможно, объяснили прошлое Красной планеты.
Новое исследование показало, что удары астероидов по древнему Марсу могли произвести ключевые ингредиенты для жизни, если бы его атмосфера была обогащена водородом. Ранняя, насыщенная водородом атмосфера на Красной планете также могла бы объяснить, каким образом она оставалась бы пригодной для жизни после истощения атмосферы. Исследование опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
Эти ключевые компоненты — нитриты (NO2) и нитраты (NO3), формы фиксированного азота, важные для установления и поддержания жизни, какой мы ее знаем. Ровер «Кьюриосити» обнаружил их в образцах почвы и камня, собранных при пребывании в кратере Гейл, где раньше на Марсе были древние озера и системы подземных вод.
Чтобы понять, каким образом фиксированный азот мог сохраниться в кратере, исследователям было необходимо воссоздать раннюю марсианскую атмосферу на Земле. В исследовании, проводившемся под руководством доктора Рафаэля Наварро-Гонзалеса, ученые объединили теоретические модели и экспериментальные данные, чтобы исследовать роль водорода в преобразовании азота в нитриты и нитраты во время ударов астероидов.
В своей лаборатории в Мехико группа применила импульсы инфракрасного лазера для симуляции высокоэнергетических ударных волн — подобно тем, что создают астероиды при столкновении с атмосферой. Импульсы были сосредоточены на колбе, в которой находился водородный, азотный и углекислый газ, представлявший раннюю атмосферу Марса. После лазерных «ударов» ученые проанализировали полученную смесь, чтобы узнать, сколько сформировалось нитратов. Мягко говоря, результаты их удивили.
«Для нас было большим сюрпризом, что урожай нитратов увеличивался, когда в эксперименты с лазером, симулировавшим удары астероидов, добавлялся водород, — говорит доктор Наварро-Гонзалес. — Это противоречило здравому смыслу, так как водород приводит к недостатку кислорода в окружающей среде, а для образования нитратов необходим кислород. Однако присутствие водорода привело к ускоренному остыванию газа, нагретого ударом, захватывая оксид азота — предшественника нитрата — на повышенных температурах, при которых урожай был богаче».
Почему воздействие водорода так удивительно? Несмотря на то что поверхность Марса сегодня холодна и негостеприимна, ученые считают, что в прошлом планету могла согревать более плотная атмосфера, богатая тепличными газами — вроде углекислого газа и водяного пара. Некоторые климатические модели показывают, что добавление в атмосферу водорода могло быть необходимым для достаточного повышения температур, при которых возможно образование жидкой воды на поверхности.
И пусть состав ранней марсианской атмосферы остается для нас тайной, результаты, полученные в ходе этого исследования, могут предоставить больше деталей, которые помогут решить эту климатическую головоломку.