Органическое вещество на Марсе могло образоваться из атмосферного формальдегида

Хотя современный Марс — холодная и сухая планета, геологические данные указывают на существование там жидкой воды 3–4 миллиарда лет назад. Исследователи из Университета Тохоку создали детальную модель производства органического вещества в древней марсианской атмосфере, чтобы приблизиться к ответу на вопрос о жизни на планете.

Органическое вещество — это остатки живых организмов или продукты определённых химических реакций. В любом случае, соотношение стабильных изотопов углерода (¹³C/¹²C) в нём даёт ключ к пониманию того, как эти «строительные блоки жизни» изначально сформировались.

Это стало важным направлением для марсианских миссий. Марсоход Curiosity (NASA) обнаружил, что органическое вещество в осадочных породах того периода на Марсе необычно обеднено ¹³C, а изотопные соотношения углерода сильно варьировались между образцами. Причина этой вариабельности оставалась загадкой.

Чтобы объяснить эти находки, группа исследователей под руководством Сюнго Коямы, Тацуи Ёсиды и Наоки Тэрады разработала модель эволюции марсианской атмосферы. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Модель сосредоточена на формальдегиде (H₂CO), который, как ранее установила та же команда, мог производиться в древней атмосфере Марса. Формальдегид способен генерировать сложные органические соединения, такие как сахара, необходимые для жизни. Таким образом, он мог бы объяснить аномальные значения в образцах Curiosity и быть признаком прошлой жизни.

Модель объединила фотохимическую и климатическую модели, чтобы оценить изменения в соотношении изотопов углерода в формальдегиде на Марсе 3–4 миллиарда лет назад. Она показала, что обеднение ¹³C в формальдегиде происходит из-за фотодиссоциации CO₂ ультрафиолетовым излучением Солнца, которая приводит к предпочтению одного стабильного изотопа другому.

Исследование также выявило, что соотношение изотопов углерода варьировалось в зависимости от таких факторов, как атмосферное давление на Марсе в то время, доля света, отражаемого поверхностью планеты, соотношение CO к CO₂ и количество водорода, выделяемого вулканической активностью.

«Эта модель даёт возможное объяснение ранее необъяснённым находкам, например, почему ¹³C был таинственным образом обеднён», — отмечает аспирант Сюнго Кояма.

Это открытие указывает, что формальдегид способствовал образованию органического вещества на древнем Марсе. Это означает, что биологически важные молекулы, такие как сахара и рибоза (компонент РНК, присутствующей во всех живых клетках), могли производиться на планете.