Det gamle Mars havde de rette betingelser for underjordisk liv, tyder ny forskning på

En ny undersøgelse viser beviser for, at oldtidens Mars sandsynligvis havde rigeligt med kemisk energi til, at mikrober kunne trives under jorden.

"Vi viste, baseret på grundlæggende fysik- og kemiberegninger, at den gamle Mars undergrund sandsynligvis havde nok opløst brint til at drive en global underjordisk biosfære, "sagde Jesse Tarnas, en kandidatstuderende ved Brown University og hovedforfatter af en undersøgelse offentliggjort i Earth and Planetary Science Letters . "Forholdene i denne beboelige zone ville have lignet steder på Jorden, hvor der eksisterer underjordisk liv."

Jorden er hjemsted for, hvad der er kendt som underjordiske litotrofiske mikrobielle økosystemer - SliME'er for kort. Mangler energi fra sollys, disse underjordiske mikrober får ofte deres energi ved at skrælle elektroner af molekyler i deres omgivende omgivelser. Opløst molekylært brint er en stor elektrondonor og er kendt for at brænde SLiME'er på Jorden.

Denne nye undersøgelse viser, at radiolyse, en proces, hvorigennem stråling bryder vandmolekyler i deres bestanddele af hydrogen og iltdele, ville have skabt masser af brint i den gamle Mars undergrund. Forskerne vurderer, at brintkoncentrationer i skorpen for omkring 4 milliarder år siden ville have været i det område af koncentrationer, der opretholder rigelige mikrober på Jorden i dag.

Resultaterne betyder ikke, at der helt sikkert eksisterede liv på det gamle Mars, men de antyder, at hvis livet virkelig kom i gang, Mars-undergrunden havde nøgleingredienserne til at understøtte den i hundreder af millioner af år. Arbejdet har også konsekvenser for fremtidig Mars -udforskning, tyder på, at områder, hvor den ældgamle undergrund er udsat, kan være gode steder at lede efter beviser på tidligere liv.

Går under jorden

Siden opdagelsen for årtier siden af ​​gamle flodkanaler og søbede på Mars, videnskabsmænd er blevet fristet af muligheden for, at den røde planet engang kan have været vært for livet. Men mens beviser for tidligere vandaktivitet er umiskendelige, Det er ikke klart, hvor meget af Mars historie, der rent faktisk flød. Avancerede klimamodeller for tidlig Mars producerer temperaturer, der sjældent topper over frysepunktet, hvilket tyder på, at planetens tidlige våde perioder kan have været flygtige begivenheder. Det er ikke det bedste scenario for at opretholde livet på overfladen på lang sigt, og det får nogle videnskabsmænd til at tænke, at undergrunden måske er et bedre bud på tidligere Mars-liv.

"Spørgsmålet bliver så:Hvad var karakteren af ​​det underjordiske liv, hvis den eksisterede, og hvor fik den sin energi fra?" sagde Jack Mustard, en professor i Browns Department of Earth, Miljø- og planetariske videnskaber og en medforfatter til undersøgelsen. "Vi ved, at radiolyse hjælper med at give energi til underjordiske mikrober på Jorden, så det, Jesse gjorde her, var at forfølge radiolysehistorien på Mars."

Forskerne kiggede på data fra gammastrålespektrometeret, der flyver ombord på NASAs Mars Odyssey -rumfartøj. De kortlagde overflod af de radioaktive grundstoffer thorium og kalium i Mars-skorpen. Baseret på disse overfloder, de kunne udlede overflod af et tredje radioaktivt element, uran. Nedbrydningen af ​​disse tre elementer giver den stråling, der driver den radiolytiske nedbrydning af vand. Og fordi elementerne forfalder med konstante hastigheder, forskerne kunne bruge de moderne mængder til at beregne mængderne for 4 milliarder år siden. Det gav holdet en idé om den strålingsflux, der ville have været aktiv til at drive radiolyse.

Det næste trin var at estimere, hvor meget vand der ville have været tilgængeligt for den stråling at zappe. Geologiske beviser tyder på, at der ville have været masser af grundvand, der boblede rundt i de porøse klipper i den gamle Mars skorpe. Forskerne brugte målinger af tætheden af ​​Mars-skorpen til at estimere, hvor meget porerum der ville have været tilgængeligt for vand at fylde.

Endelig, teamet brugte geotermiske og klimamodeller til at bestemme, hvor søde stedet for potentielt liv ville have været. Det kan ikke være så koldt, at alt vand er frosset, men det kan heller ikke overkoges af varme fra planetens smeltede kerne.

Ved at kombinere disse analyser, forskerne konkluderer, at Mars sandsynligvis havde en global underjordisk beboelig zone, der er flere kilometer i tykkelse. I den zone, brintproduktion via radiolysis ville have genereret mere end nok kemisk energi til at understøtte mikrobielt liv, baseret på, hvad der er kendt om sådanne samfund på Jorden. Og den zone ville have bestået i hundreder af millioner af år, konkluderer forskerne.

Resultaterne holdt stand, selv når forskerne modellerede en række forskellige klimascenarier - nogle på den varmere side, andre på den koldere side. Interessant nok, Tarnas siger, mængden af ​​underjordisk brint til rådighed for energi går faktisk op under de ekstremt kolde klimascenarier. Det skyldes, at et tykkere lag is over den beboelige zone fungerer som et låg, der hjælper med at forhindre brint i at undslippe undergrunden.

"Folk har en opfattelse af, at et koldt tidligt klima på Mars er dårligt for livet, men hvad vi viser er, at der faktisk er mere kemisk energi til livet under jorden i et koldt klima, " sagde Tarnas. "Det er noget, vi tror kan ændre folks opfattelse af forholdet mellem klima og tidligere liv på Mars."

Efterforskningskonsekvenser

Tarnas og Mustard siger, at resultaterne kan være nyttige til at tænke på, hvor man skal sende rumfartøjer på udkig efter tegn på tidligere Mars-liv.

"En af de mest interessante muligheder for udforskning er at se på megabreccia-blokke - klippestykker, der blev udgravet fra undergrunden via meteoritnedslag, "Sagde Tarnas." Mange af dem ville være kommet fra dybden af ​​denne beboelige zone, og nu sidder de bare, ofte relativt uændret, på overfladen."

Sennep, der har været aktiv i processen med at vælge et landingssted til NASAs Mars 2020 -rover, siger, at denne slags brecciablokke er til stede på mindst to af de steder, NASA overvejer:Northeast Syrtis Major og Midway.

"Missionen for 2020-roveren er at lede efter tegnene på tidligere liv, "Sennep sagde." Områder, hvor du kan have rester af denne underjordiske beboelige zone - som kan have været den største beboelige zone på planeten - virker som et godt sted at målrette mod. "