Asteroider, brint er en god opskrift på liv på Mars

En ny undersøgelse afslører, at asteroidevirkninger på det gamle Mars kunne have produceret nøgleingredienser til liv, hvis Mars-atmosfæren var rig på brint. En tidlig brintrig atmosfære på Mars kunne også forklare, hvordan planeten forblev beboelig, efter at dens atmosfære blev tyndere. Undersøgelsen brugte data fra NASA's Curiosity rover på Mars og blev udført af forskere på Curiosity's Sample Analysis at Mars (SAM) instrumenthold og internationale kolleger.

Disse nøgleingredienser er nitritter (NO ₂ ) og nitrater (NO ₃ ), faste former for kvælstof, der er vigtige for etablering og bæredygtighed af livet, som vi kender det. Curiosity opdagede dem i jord- og stenprøver, den tog, da den krydsede Gale Crater, stedet for gamle søer og grundvandssystemer på Mars.

For at forstå, hvordan fikseret nitrogen kan være blevet aflejret i krateret, forskere havde brug for at genskabe den tidlige Mars atmosfære her på Jorden. Studiet, ledet af Dr. Rafael Navarro-González og hans team af videnskabsmænd ved Institute of Nuclear Sciences ved det nationale autonome universitet i Mexico i Mexico City, brugt en kombination af teoretiske modeller og eksperimentelle data til at undersøge, hvilken rolle brint spiller i at ændre nitrogen til nitritter og nitrater ved hjælp af energi fra asteroidepåvirkninger. Avisen udkom i januar i Journal of Geophysical Research:Planeter .

I laboratoriet, gruppen brugte infrarøde laserstråleimpulser til at simulere de højenergi-chokbølger skabt af asteroider, der bragede ind i atmosfæren. Impulserne blev fokuseret i en kolbe indeholdende blandinger af hydrogen, nitrogen og kuldioxid gasser, repræsenterer den tidlige Mars atmosfære. Efter lasersprængningerne, det resulterende sammenkogt blev analyseret for at bestemme mængden af ​​dannede nitrater. Resultaterne var overraskende, mildest talt.

"Den store overraskelse var, at udbyttet af nitrat steg, da brint blev inkluderet i de laserchokerede eksperimenter, der simulerede asteroide-nedslag, " sagde Navarro-González. "Dette var kontraintuitivt, da brint fører til et iltfattigt miljø, mens dannelsen af ​​nitrat kræver ilt. Imidlertid, tilstedeværelsen af ​​brint førte til en hurtigere afkøling af den stødopvarmede gas, indfangning af nitrogenoxid, forløberen for nitrat, ved forhøjede temperaturer, hvor dets udbytte var højere."

Selvom disse eksperimenter blev udført i et kontrolleret laboratoriemiljø millioner af miles fra den røde planet, forskerne ønskede at simulere resultaterne opnået fra Curiosity ved hjælp af SAM-instrumentet på roveren. SAM tager prøver, der er boret fra sten eller østet op fra overfladen af ​​roverens mekaniske arm og bager dem for at se på de kemiske fingeraftryk af de frigivne gasser.

"SAM on Curiosity var det første instrument til at opdage nitrat på Mars, " sagde Christopher McKay, en medforfatter af papiret ved NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley. "På grund af de lave niveauer af nitrogengas i atmosfæren, nitrat er den eneste biologisk nyttige form for nitrogen på Mars. Dermed, dens tilstedeværelse i jorden er af stor astrobiologisk betydning. Dette papir hjælper os med at forstå de mulige kilder til det nitrat."

Hvorfor var virkningerne af brint så fascinerende? Selvom Mars overflade er kold og ugæstfri i dag, forskere mener, at en tykkere atmosfære beriget med drivhusgasser som kuldioxid og vanddamp kan have opvarmet planeten tidligere. Nogle klimamodeller viser, at tilsætning af brint i atmosfæren kan have været nødvendig for at hæve temperaturen nok til at have flydende vand ved overfladen.

"At have mere brint som drivhusgas i atmosfæren er interessant både af hensyn til Mars klimahistorie og for beboelighed, " sagde Jennifer Stern, en planetarisk geokemiker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og en af ​​undersøgelsens medforskere. "Hvis du har en sammenhæng mellem to ting, der er gode for beboeligheden - et potentielt varmere klima med flydende vand på overfladen og en stigning i produktionen af ​​nitrater, som er nødvendige for livet – det er meget spændende. Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at disse to ting, som er vigtige for livet, passer sammen, og det ene øger tilstedeværelsen af ​​det andet."

Selvom sammensætningen af ​​den tidlige Mars atmosfære forbliver et mysterium, disse resultater kan give flere brikker til at løse dette klimapuslespil.