Удары метеоритов могли сделать Марс пригодным для жизни

Марсоход Curiosity обнаружил в марсианском грунте соединения азота, необходимые живым организмам для выживания.

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Учёные воспроизвели в лаборатории процесс, который мог обогатить грунт Марса соединениями азота.

Фото Rafael Navarro-Gonzalez.

Учёные воспроизвели в лаборатории процесс образования на Красной планете жизненно важных соединений азота. Оказалось, что свою роль в этом могли сыграть падения крупных метеоритов и газообразный водород.

Научная статья с результатами исследования опубликована в издании Journal of Geophysical Research: Planets.

Напомним, что азот является необходимым компонентом белков, ДНК и РНК. Но лишь немногие организмы способны усваивать его в чистом виде. Все остальные живые существа получают азот в виде химических соединений, например, нитратов (-NO3) и нитритов (-NO2).

Оба этих типа солей были обнаружены в марсианском грунте марсоходом "Кьюриосити". Этот вдохновляющий факт повышает вероятность того, что Красная планета некогда была (а может быть, остаётся и сейчас) обитаемой. Однако немедленно встаёт вопрос, откуда там взялись соединения азота. Газообразный N2 мог присутствовать в древней атмосфере Марса (в современной его практически нет). Но это чрезвычайно инертное вещество, которое в обычных условиях не вступает в химические реакции.

Авторы нового исследования предположили, что условия для окисления азота создавались при падении крупных метеоритов. В раскалённой ударной волне образовывались оксиды азота. Попадая в воду, они реагировали с растворёнными в ней солями и образовывали нитраты и нитриты.

Напомним, что кратер Гейла, где работает "Кьюриосити", по мнению многих специалистов представляет собой дно древнего озера.

Учёные воспроизвели в лаборатории процесс, который мог обогатить грунт Марса соединениями азота.

Чтобы проверить "метеоритную" гипотезу, учёные использовали смесь газов, которая имитировала раннюю марсианскую атмосферу. Экспериментаторы нагревали вещество при помощи инфракрасного лазера, имитируя таким образом выделение тепла при падении крупного метеорита.

В первом варианте эксперимента основными её компонентами были азот и углекислый газ (из последнего нынешний "воздух" Красной планеты состоит почти полностью). В другом случае в смесь добавлялся ещё и водород. По мнению ряда экспертов, этот газ присутствовал в древней атмосфере Марса в изобилии, попадая туда с вулканическими выбросами.

Как и ожидали исследователи, в обоих вариантах образовались оксиды азота, предшественники нитратов и нитритов. Но сюрпризом для учёных стал тот факт, что присутствие водорода увеличило выход этих веществ.

Это казалось нелогичным, ведь водород конкурирует с азотом за кислород, образующийся при расщеплении CO2. Казалось бы, в его присутствии должно получаться меньше оксидов азота (за счёт того что часть атомов кислорода соединилась с водородом, образовав молекулы воды).

Но учёные объяснили этот феномен. Пока температура смеси остаётся высокой, идёт не только прямая реакция с образованием оксидов азота, но и обратная с их распадом и возвращением кислорода в углекислый газ. Однако из-за наличия водорода вещество быстро охлаждается, и происходит "мгновенная заморозка": соединения азота успевают образоваться, но не успевают разрушиться.

Почему такое влияние водорода может оказаться важным? Дело в том, что по ряду моделей именно наличие этого газа в атмосфере делало температуру поверхности Марса достаточно высокой для существования жидкой воды. Получается, что это вещество играло сразу две благотворные роли: обеспечивало комфортный климат и увеличивало приток жизненно важных веществ в грунт.

"Если есть связь между двумя факторами, которые благоприятны для обитаемости – потенциально более тёплым климатом с жидкой водой на поверхности и увеличением производства нитратов, которые необходимы для жизни, – это очень захватывающе", – констатирует соавтор статьи Дженнифер Штерн (Jennifer Stern) из NASA.

Впрочем, наличие водорода в древней атмосфере Марса остаётся предметом дискуссий. Однако, как сказано выше, для обогащения грунта соединениями азота оно и необязательно. Присутствие этого газа лишь делает данный процесс более эффективным.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали об озере жидкой воды и органике Марса. Также мы писали об астероидных атаках на Красную планету, которые могли породить его спутники.