Отслеживание происхождения органического вещества в марсианских отложениях
Атмосферное происхождение органического вещества предполагает, что поверхности Марса могут содержать большее количество органических соединений, чем предполагалось ранее. Автор: Tokyo Tech
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей минералом маггемитом — γ-оксидом железа(III).
Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Википедия
Читайте также:В Армении тестируют роботов для полётов на МарсРовер Perseverance передал первую фотографию МарсаРежиссер хоррора «Тихое место» снимет научно-фантастический триллер «Жизнь на Марсе»В США хотят заселить Марс грибами, роботами-трансформерами и киберпчеламиАравийский океан на Марсе был в два раза больше Северного ледовитого океана
Органи́ческие соедине́ния, органические вещества́ — класс химических веществ, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входят атомы углерода, связанные с атомами других химических элементов. Изучаются в органической химии, и на начальном этапе её развития к органическим относили только соединения углерода растительного и животного происхождения. В силу этих исторических причин ряд углеродсодержащих соединений традиционно не относят к органическим, а рассматривают как неорганические соединения — например, монооксид углерода, диоксид углерода, циановодород, сероуглерод, карбонилы металлов, карбонаты, цианиды, роданиды. Условно можно считать, что структурным прототипом органических соединений являются углеводороды. Википедия
Теперь исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience 9 мая 2024 года, проясняет это несоответствие. Исследовательская группа под руководством профессора Юитиро Уэно из Токийского технологического института и профессора Мэтью Джонсона из Копенгагенского университета обнаружила, что фотодиссоциация углекислого газа (CO 2) в атмосфере до монооксида углерода (CO) и последующее восстановление приводит к образованию органических вещество с обедненным содержанием 13 С.
«При измерении соотношения стабильных изотопов между 13 C и 12 C содержание 13 C в марсианском органическом веществе составляет от 0,92% до 0,99% от углерода, из которого оно состоит. Это чрезвычайно мало по сравнению с осадочным органическим веществом Земли, которое около 1,04%, а атмосферный CO 2 — около 1,07%, оба из которых являются биологическими остатками и не похожи на органическое вещество в метеоритах, которое составляет около 1,05%», — объясняет Уэно.
Ранний Марс имел атмосферу, богатую CO 2, содержащую изотопы как 13 C, так и 12 C. В лабораторных экспериментах исследователи смоделировали различные условия состава и температуры марсианской атмосферы. Они обнаружили, что когда 12 CO 2 подвергается воздействию солнечного ультрафиолетового (УФ) света, он преимущественно поглощает УФ-излучение, что приводит к его диссоциации на CO, обедненный 13 C, оставляя после себя CO 2, обогащенный 13 C.
Такое изотопное фракционирование (разделение изотопов) наблюдается также в верхних слоях атмосферы Марса и Земли, где УФ-излучение Солнца вызывает диссоциацию CO 2 на CO с обедненным содержанием 13 C. В восстановительной марсианской атмосфере CO превращается в простые органические соединения, такие как формальдегид и карбоновые кислоты.
В раннюю марсианскую эпоху, когда температура поверхности была близка к точке замерзания воды и не превышала 300 К (27°C), эти соединения могли раствориться в воде и оседать в отложениях.
Используя модельные расчеты, исследователи обнаружили, что в атмосфере с соотношением CO 2 к CO 90:10 20%-ная конверсия CO 2 в CO приведет к образованию осадочных органических веществ со значениями δ 13 C VPDB -135‰. Кроме того, оставшийся CO 2 будет обогащен 13 C со значениями δ 13 C VPDB +20‰. Эти значения близко соответствуют тем, которые наблюдаются в отложениях, проанализированных марсоходом Curiosity и оцененных по марсианскому метеориту. Это открытие указывает на то, что главным источником образования органического вещества на раннем Марсе был атмосферный, а не биологический процесс.
«Если оценка этого исследования верна, в марсианских отложениях может присутствовать неожиданное количество органического материала. Это говорит о том, что будущие исследования Марса могут обнаружить большие количества органического вещества», — говорит Уэно.
Больше информации: Yuichiro Ueno et al, Synthesis of 13 C-depleted organic matter from CO in a reducing early Martian atmosphere, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01443-z
Источник: Tokyo Institute of Technology
0 комментариев