Gammelt meteoritsted på Jorden kunne afsløre nye spor om Mars fortid

Forskere har udtænkt nye analytiske værktøjer til at nedbryde den gådefulde historie om Mars atmosfære - og om liv engang var muligt der.

Et papir, der beskriver arbejdet, blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskabens fremskridt . Det kunne hjælpe astrobiologer med at forstå alkaliniteten, pH og nitrogenindhold i gamle farvande på Mars, og i forlængelse heraf, kuldioxidsammensætningen af ​​planetens gamle atmosfære.

Mars i dag er for kold til at have flydende vand på sin overflade, et krav for at være værtsliv, som vi kender det.

"Spørgsmålet, der driver vores interesser, er ikke, om der er liv på nutidens Mars, " sagde Tim Lyons, UCR anerkendt professor i biogeokemi. "Vi er i stedet drevet af at spørge, om der var liv på Mars for milliarder af år siden, hvilket virker væsentligt mere sandsynligt."

Imidlertid, "Der findes overvældende beviser for, at Mars havde flydende vandhave for omkring 4 milliarder år siden, " bemærkede Lyons.

Det centrale spørgsmål astrobiologer stiller er, hvordan det var muligt. Den røde planet er længere væk fra solen end Jorden er, og for milliarder af år siden genererede solen mindre varme, end den gør i dag.

"At have gjort planeten varm nok til flydende overfladevand, dens atmosfære ville sandsynligvis have haft brug for en enorm mængde drivhusgas, specifikt kuldioxid, " forklarede Chris Tino, en UCR-kandidatstuderende og co-first-forfatter af papiret sammen med Eva Stüeken, en underviser ved University of St. Andrews i Skotland.

Da det er umuligt at tage prøver på Mars atmosfære fra milliarder af år siden for at lære dens kuldioxidindhold, holdet konkluderede, at et sted på Jorden, hvis geologi og kemi har ligheder med Mars-overfladen, kunne give nogle af de manglende stykker. De fandt det i det sydlige Tysklands Nordlinger Ries-krater.

Dannet for omkring 15 millioner år siden efter at være blevet ramt af en meteorit, Ries-krateret har lag af sten og mineraler, der er bedre bevaret end næsten overalt på Jorden.

Mars 2020 roveren vil lande i en lignende struktureret, velbevaret gammelt krater. Begge steder havde flydende vand i deres fjerne fortid, gør deres kemiske sammensætning sammenlignelige.

Ifølge Tino, det er usandsynligt, at oldtidens Mars havde nok ilt til at være vært for komplekse livsformer som mennesker eller dyr.

Imidlertid, nogle mikroorganismer kunne have overlevet, hvis gammelt Marsvand både havde et neutralt pH-niveau og var meget basisk. Disse forhold indebærer tilstrækkelig kuldioxid i atmosfæren - måske tusindvis af gange mere end det, der omgiver Jorden i dag - til at opvarme planeten og gøre flydende vand muligt.

Mens pH måler koncentrationen af ​​hydrogenioner i en opløsning, alkalinitet er et mål, der afhænger af flere ioner, og hvordan de interagerer for at stabilisere pH.

"Ries kraterstensprøver har forhold mellem nitrogenisotoper, der bedst kan forklares ved høj pH, " sagde Stüeken. "Hvad mere er, mineralerne i de gamle sedimenter fortæller os, at alkaliniteten også var meget høj."

Imidlertid, Marsprøver med mineralske indikatorer for høj alkalinitet og nitrogenisotopdata, der peger på relativt lav pH, ville kræve ekstremt høje niveauer af kuldioxid i den tidligere atmosfære.

De resulterende kuldioxidestimater kunne hjælpe med at løse det langvarige mysterium om, hvordan en gammel Mars placeret så langt fra en svag tidlig sol kunne have været varm nok til overfladehave og måske liv. Hvordan så høje niveauer kunne have været opretholdt, og hvad der kunne have levet under dem, er stadig vigtige spørgsmål.

"Før denne undersøgelse, det var ikke klart, at noget så ligetil som nitrogenisotoper kunne bruges til at estimere pH-værdien af ​​gamle farvande på Mars; pH er en nøgleparameter ved beregning af kuldioxid i atmosfæren, " sagde Tino.

Finansiering til denne undersøgelse kom fra NASA Astrobiology Institute, hvor Lyons leder Alternative Earths-teamet baseret på UCR. Inkluderet i undersøgelsen var Gernot Arp fra Georg-August Universitetet i Göttingen og Dietmar Jung fra det bayerske statskontor for miljø.

Når prøver fra NASAs Mars 2020 rovermission bringes tilbage til Jorden, de kunne analyseres for deres nitrogenisotopforhold. Disse data kunne bekræfte holdets mistanke om, at meget høje niveauer af kuldioxid gjorde flydende vand muligt og måske endda nogle former for mikrobielt liv for længe siden.

"Der kan gå 10-20 år, før prøver bringes tilbage til Jorden, " Lyons said. "But I am delighted to know that we have perhaps helped to define one of the first questions to ask once these samples are distributed to labs in the U.S. and throughout the world."