Объяснено происхождение органики в марсианских отложениях

Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience 9 мая 2024 года, объясняет необычный изотопный состав органического вещества, обнаруженного марсоходом Curiosity в отложениях кратера Гейл — древнего озера возрастом около 3,8 млрд лет.

Ключевая аномалия: Марсианская органика имеет крайне низкое содержание изотопа углерода-13 (¹³C) по сравнению с углеродом-12 (¹²C). Его доля составляет всего 0,92%–0,99% от общего углерода. Для сравнения:

• Земная осадочная органика: ~1,04%

• Земной атмосферный CO₂: ~1,07%

• Органика в метеоритах: ~1,05%

Предложенный механизм: Учёные во главе с профессорами Юитиро Уэно и Мэтью Джонсоном объясняют это атмосферным процессом, а не биологическим.

1. В ранней богатой CO₂ атмосфере Марса солнечное ультрафиолетовое излучение вызывало фотодиссоциацию CO₂ в CO.
2. Молекулы ¹²CO₂ поглощали УФ-свет предпочтительнее, чем ¹³CO₂. В результате образовывался CO, обеднённый ¹³C, а остаточный CO₂, наоборот, обогащался ¹³C.
3. В восстановительной атмосфере CO превращался в простые органические соединения (формальдегид, карбоновые кислоты).
4. При температурах, близких к точке замерзания воды (до 300 K или 27°C), эти соединения растворялись в воде и осаждались.

Результаты моделирования: В атмосфере с соотношением CO₂/CO = 90:10 конверсия 20% CO₂ в CO приводит к образованию осадочной органики со значением δ¹³C_VPDB = -135‰. Оставшийся CO₂ при этом обогащается ¹³C до +20‰. Эти данные точно соответствуют измерениям в марсианских отложениях и метеорите.

Вывод: Основным источником органического вещества в раннем Марсе, вероятно, был абиогенный фотохимический процесс в атмосфере, а не жизнь. Это означает, что в марсианских породах может содержаться большое количество подобной органики, что важно для планирования будущих миссий.