Химическое открытие на Марсе намекает на происхождение жизни на Земле
Чуть более десяти лет назад роботизированный марсоход на Марсе наконец нашел ответ на актуальный вопрос. Теперь ясно, что на Красной планете действительно есть органический материал, погребенный в отложениях древних озер.
С тех пор мы продолжаем находить на Марсе органические молекулы, распределенные таким образом, что это позволяет предположить, что углерод Химия широко распространена у нашего маленького ржавого соседа.
Это не значит, что мы нашли признаки инопланетной жизни. Отнюдь не; существует множество небиологических процессов, которые могут производить органические молекулы. Но откуда именно взялся этот материал, остается загадкой.
Теперь группа исследователей под руководством планетолога Юичиро Уэно из Токийского технологического института обнаружила доказательства его происхождения в атмосфере. где углекислый газ, омываемый ультрафиолетовым солнечным светом, вступал в реакцию, образуя туман из молекул углерода, который выпадал на поверхность планеты.
Хотя это не так захватывающе, как марсианская биология, это открытие может помочь нам выяснить, как создаются ингредиенты для жизнь возникла прямо здесь, на нашей родной планете Земля, миллиарды лет назад.
«Такие сложные молекулы на основе углерода являются предпосылкой жизни, можно сказать, строительными блоками жизни», — говорит химик Мэтью Джонсон из Копенгагенского университета.
«Итак, это немного похоже на старый спор о том, что было первым: курица или яйцо. Мы показываем, что органический материал, найденный на Марсе, образовался в результате атмосферные фотохимические реакции – то есть без жизни. Это «яйцо», необходимое условие жизни. Еще предстоит показать, привел ли этот органический материал к появлению жизни на Красной планете».
Представление о том, что фотолиз – процесс, при котором молекулы распадаются на части под действием света – играет роль в органической химии найденное на поверхности Марса, обсуждалось уже некоторое время. Джонсон и двое его коллег опубликовали в 2013 году статью по этой гипотезе, основанную на моделировании, а другие впоследствии провели дальнейшие исследования.
А вот что нам нужно? , является убедительным доказательством, полученным на Марсе, которое согласуется с результатами моделирования.
При фотолизе CO2 образуются атомы монооксида углерода и кислорода. Но есть два стабильных изотопа или массы. Наиболее распространенным является углерод-12, который содержит шесть протонов и шесть нейтронов. Следующим по тяжести является углерод-13, который содержит шесть протонов и семь нейтронов.
Фотолиз работает быстрее на более легком изотопе. Итак, когда ультрафиолетовый свет фотолитически расщепляет смесь углекислого газа C-12 и C-13 в атмосфере, молекулы, содержащие C-12, истощаются быстрее, оставляя после себя заметный «избыток» углекислого газа C-13.
Это обогащение атмосферы углеродом-13 уже было обнаружено несколько лет назад. Исследователи проанализировали метеорит, прилетевший с Марса и приземлившийся в Антарктиде, содержащий карбонатные минералы, образовавшиеся из CO2 в марсианской атмосфере.
«Неоспоримым фактом здесь является то, что соотношение изотопов углерода в нем точно соответствует нашим предсказаниям, полученным в результате квантово-химического моделирования, но в головоломке был недостающий фрагмент», — Джонсон объясняет.
«Для подтверждения теории нам не хватило другого продукта этого химического процесса, и вот что мы сейчас получили».
Этот недостающий фрагмент головоломки был найден в данных Получено марсоходом Curiosity в кратере Гейла. В образцах карбонатных минералов, найденных на Марсе, наблюдается обеднение углеродом-13, которое идеально отражает обогащение углеродом-13, обнаруженное в марсианском метеорите.
«Нет другого способа объяснить как содержание углерода, -13 обеднение органического материала и обогащение марсианского метеорита, как по отношению к составу вулканического CO2, выбрасываемого на Марс, который имеет постоянный состав, аналогичный составу земных вулканов, и служит базовый уровень», — говорит Джонсон.
Это убедительное доказательство того, что углеродный органический материал, обнаруженный Curiosity, образовался из угарного газа, полученного в результате фотолиза, говорят исследователи. И это дает нам ключ к пониманию происхождения органического материала на Земле.
Миллиарды лет назад, когда Солнечная система была еще младенцем, Земля, Венера и Марс имели очень схожие атмосферы, что позволяет предположить, что тот же процесс, вероятно, произошел здесь, на нашей родной планете.
Три планеты с тех пор развивались по совершенно разным путям, а Марс и Венера кажутся совершенно негостеприимными для жизни, какой мы ее знаем, по-своему. Но ржавая пустынная среда Марса теперь дала нам ключ к пониманию нашего собственного происхождения.
«Мы еще не нашли здесь, на Земле, этого «дымящегося пистолета», который мог бы доказать, что этот процесс имел место. Возможно, потому, что Поверхность Земли гораздо более живая, геологически и буквально, и поэтому постоянно меняется», — говорит Джонсон.
«Но то, что мы теперь обнаружили ее на Марсе, — это большой шаг со времен, когда две планеты были очень похожи».
Результаты команды были опубликованы в журнале Nature Geoscience.
