Ученые раскрыли тайну загадочного облака на Марсе
Согласно новому исследованию из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, странное образование, которое недавно было выявлено в марсианских пыльных бурях формирует огромное количество перхлората, обнаруженного в почве планеты. По мнению ученого Альяны Ван, профессора исследований из Отдела Земли и Планетарных наук в области искусств и наук, которая изучала данное явление, это не молния, как предположили многие, а еще одна форма электростатического разряда, которая является ключевым открытием в процессе распространении реактивного химического вещества на всей планете.
«Мы нашли новый механизм, который может быть сформирован каким-то атмосферным событием, уникальным для Марса, которое происходит достаточно часто, длится очень долго и охватывает широкую площадь планеты во время пылевых бурь и вихрей», — сообщила Ван, «Это объясняет высокую концентрацию важного химического вещества в марсианских почвах, а также это очень важно для поиска жизни на Марсе».
Когда NASA Phoenix Mars Lander прибыл на планету в поисках сред, подходящих для жизни в микробиологических условиях, исследователи с удивлением обнаружили высокие концентрации перхлоратов в почве — от 0,5 до 1,0 процента. Популярное в то время заблуждение побудило некоторых людей поверить, что перхлораты уничтожили все марсианские микробы. На самом же деле, некоторые микробы могут использовать перхлораты в качестве источника энергии, даже не смотря на то, что перхлораты токсичны для человека.
Перхлорат состоит из одного атома хлора и четырех атомов кислорода. Вещество является стабильным, но хлорат, связанный с ним имеет только три атома кислорода, является сильным окислителем, о чем свидетельствует Каушик Митра, аспирант Вашингтонского университета в области наук о Земле и планетарных науках.
Новые исследования Ван показывают, что хлорат является первым и основным продуктом на пути фазовых переходов от хлорида к перхлорату во время многофазной окислительно-восстановительной плазмы — нового механизма, впервые описанного 15 октября в журнале «Земля и научные заметки о планете».
На Земле естественные перхлораты формируются фотохимическими реакциями, питающимися солнечным светом. Они редки, но они существуют: перхлораты, полученные таким образом, были обнаружены в почвах гипераридных регионов на Земле, таких как пустыня Атакама в Чили, сухие долины Антарктиды или бассейн Кайдама на Тибетском плато. Но у Марса в почве в 10 миллионов раз больше перхлоратов, чем было бы предсказано первоначальным анализом фотохимии.
Модель предполагает, что «молния» может обеспечить энергию для этих химических реакций на Марсе. Но Ван и ее команда из Вашингтонского университета, в которую входят Кун Ван — доцент в области наук о Земле и планетарных науках; Дженнифер Хоутон — научный сотрудник и Чак Янь — инженер-технолог, первыми создали фактическое экспериментальное моделирование, которое продемонстрировало выход хлората/перхлората, который в 1000 раз превышал выход, полученный фотохимией в лаборатории. Выяснилось, что электричество в марсианских пыльных бурях помогает формировать перхлораты.
Исследователи разработали два набора экспериментов с использованием симулятора, получившего название Планетарной среды и аналитической камеры (PEACh), создали атмосферу, похожую на Марс, с аналогичными условиями давления и температуры.
В атмосфере Марса с низкой плотностью, которая имеет менее одного процента атмосферного давления Земли, заряженные частицы с меньшей вероятностью накапливаются на расстоянии для того, чтобы сформировать характерную дугу молнии. Вместо этого ветровые явления, несущие песок и пыль, с большей вероятностью будут развиваться за счет приповерхностных электрических помех, которые приводят к темному разряду Таунсенда, эффекту, который не виден, или нормальному тлеющему разряду, который проявляется в виде тусклого свечения.
В результате, в своей лаборатории исследовательская группа наблюдала мгновенную генерацию свободных радикалов (молекул с высокореактивными неспаренными электронами) в нормальном тлеющем разряде, обнаруженном методом спектроскопии плазмы in situ. Они также измеряли переход хлорида в хлорат, а затем перхлорат через взаимодействие со свободными радикалами с использованием лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния.
Ван и ее команда уверены, что их результаты могут быть расширены до общих условий Марса и могут помочь исследователям понять большие концентрации этих химических веществ в марсианских почвах.
Более того, ученые настаивают на том, что хлораты, производимые в больших количествах во время пылевых событий, могут действовать как поглотители, реагируя с другими поверхностными химикатами таким образом, чтобы они «очищали» биосигналы активных микробов, маскируя или стирая доказательства жизни на Марсе.
«Это исследование позволяет продемонстрировать сильную окислительную способность электронов в процессе электростатического разряда, вызванных событиями пылевых бурь», — подвела итог ученый. «Это говорит о том, что электростатический разряд при марсианской пылевой буре может повлиять на многие другие окислительно-восстановительные процессы как в атмосфере Марса, так и на его поверхности».
