Elektrisk ladede støvstorme driver Mars klorcyklus

Hvordan er vejret på Mars? Hård mod rovere, men meget god til at generere og flytte meget reaktive klorforbindelser. Ny forskning fra Washington University i St. Louis planetariske videnskabsmænd viser, at Mars støvstorme, som den, der til sidst lukkede Opportunity-roveren ned, drive klorkredsløbet fra overflade til atmosfære og kan kaste lys over potentialet for at finde liv på Mars.

Nylig forskning fra Alian Wang, forskningsprofessor ved Institut for Jord- og Planetvidenskab i Kunst og Videnskab, og samarbejdspartnere på WashU, Stony Brook University, Shandong Universitet, og NASAs Goddard Space Flight Center bygger på en tidligere undersøgelse af Mars støvstorme som en væsentlig faktor i den kemiske udvikling af den røde planets overflade. Deres seneste papir flytter fokus til de elektrokemiske processer, der er et resultat af støvstorme, der kan drive bevægelsen af ​​klor, som er i gang på Mars i dag. Forskningen blev offentliggjort 28. maj i Journal of Geophysical Research:Planeter .

Mens tidligere undersøgelser har fastslået den relativt høje koncentration af klor på Mars og antydet vulkansk og hydrologisk aktivitet som historiske drivkræfter for klorkredsløbet, Wang har eksperimentelt vist, hvordan elektrostatisk udladning (ESD) genereret af støvstorme kan spille en nøglerolle i Mars' overflade- og atmosfæriske kemi nu. I betragtning af den relative overflod af klor på Mars' overflade, Wang og hendes samarbejdspartnere satte sig for at udforske dannelsen af ​​denne nuværende klorcyklus på Mars:Hvordan ophidsede kloratomer frigives til atmosfæren, derefter genaflejret på overfladen og delvist perkoleret ned i undergrunden. De undersøgte også, hvilke implikationer denne klorcyklus kan have for at finde spor af liv på Mars.

"I fortiden, når forholdene var anderledes, og der var måske mere vand på Mars, der ville have været en forskel i overfladekemien og i klors adfærd, " sagde Bradley Jolliff, en medforfatter på papiret og Scott Rudolph professor i jord- og planetvidenskab. "Vi forstår ikke helt, hvordan Mars kom til den nuværende tilstand af klorberigelse ved overfladen, men vi er meget interesserede i at vide, mens vi borer ned i undergrunden, hvor stærkt oxiderede forbindelser af klor, kaldet chlorater og perchlorater, interagere med andre elementer. Det har været noget af et puslespil."

I en særlig facilitet kendt som Planetary Environment and Analysis Chamber (PEACh), Wang gentog betingelserne for elektrostatisk udladning, der kan induceres af støvstorme fra Mars for at udvikle en dyb forståelse af overflade-atmosfærens kemiske interaktion. Hendes resultater var betydelige. Ikke kun er klorforbindelserne, der ses på Mars-overfladen, oxideret af elektrostatisk udladning under støvstorme, men disse støvstorme genererer også mange frie radikaler fra Mars atmosfæriske molekyler. Det fik de exciterede klorpartikler til at blive frigivet, rekombineret, og bevægede sig derefter mellem overfladen og atmosfæren på Mars, udvikle en aktiv og løbende klorcyklus.

"Dette er ikke som det, vi ser på Jorden, " sagde Wang. "Fotokemiske reaktioner, drevet af solen, forekommer på begge planeter, men på Mars har vi disse globale støvstorme en gang hvert andet Mars-år, regionale støvstorme hvert år, og utallige støvdjævle overalt."

I fortiden, Mars kunne have været varmere og vådere, men kulden, tør atmosfære, den har i dag, gør elektrostatisk udladning til en kraftig faktor. "Elektrokemi kan være den største spiller på overfladen af ​​Mars lige nu, " tilføjede Wang.

Disse resultater stemmer overens med andre analyser af Mars overfladekemi, og de forhold, de peger på, lover ikke godt for at finde biomarkører på overfladen. Imidlertid, Wang bemærkede, at forståelsen af ​​overfladekemien er vores bedste chance for at vide, hvordan livet på Mars kunne have set ud. Mens jagten på at finde tegn på liv på Mars fortsætter, denne forskningslinje vil udvikle sig yderligere. Wang forventer fremtidige samarbejder med biogeokemikere for at udvide søgningen efter biomarkører ind i Mars-undergrunden.

"Fordi geokemien ved overfladen kunne gå ind i undergrunden, det vil påvirke, hvordan sporet af liv på Mars kunne opdages, " sagde Wang.

Jolliff tilføjede, "Vi har set fra Spirit roveren, når den slæbte et af sine hjul gennem jorden, at det, der var i den umiddelbare undergrund, var anderledes end det, der var lige ved overfladen - i høj grad et overfladeoxidationsfænomen. Så forståelsen af, at overfladekemi bliver meget vigtig og driver os til den konklusion, at hvis vi virkelig vil teste for eksisterende eller tidligere liv, vi er nødt til at komme under overfladen."