Загадка метана на Марсе

Марс

Марс

Метан (CH4) – это название органической молекулы, которая представлена в газообразной форме в атмосфере Земли. Более чем 90% метана на нашей планете производится живыми организмами. Недавнее исследование метана в северной атмосфере Марса вызывает огромный интерес, поскольку он может потенциально происходить от биологических организмов, хотя и другие версии появления метана на Марсе также вероятны.

Метан распадается в присутствии ультрафиолетового излучения Солнца. На основе фотохимических моделей и на основе текущего понимания состава марсианской атмосферы, метан имеет химический период жизни около 300-600 лет, что очень мало с точки зрения геологических масштабов времени. Это означает, что метан, который наблюдается сегодня на Марсе не мог появиться 4,5 миллиарда лет назад, когда планеты Солнечной системы еще только формировались. Так что может объяснить присутствие этого газа на Красной планете?

Одним из возможных вариантов является биологическое происхождение. Открытие микробной жизни на глубине от 2 до 3 километров под поверхностью бассейна Витватерсранда в Южной Африке заставило ученых предположить, что подобные организмы могут жить, или жили в прошлом, ниже слоя вечной мерзлоты на Марсе. По аналогии с Землей, биологическое происхождение марсианского метана может быть объяснено наличием микроорганизмов, называемых метаногенами (methanogenes), которые существуют глубоко под поверхностью Земли, и вырабатывают метан в результате своего метаболизма.

Если метан на Марсе все таки имеет биологическое происхождение, то возможно рассмотреть два варианта его происхождения. В первом случае, причиной его появления могли стать давно погибшие микробы, которые исчезли миллионы лет назад, оставив метан замороженным в марсианской верхней геологической среде, и теперь этот газ выбрасывается в атмосферу Марса.

Альтернативное объяснение состоит в том, что метан все таки имеет геологическое происхождение. Он мог появиться, например, при окислении железа, подобно тому, как это происходит в наземных горячих источниках, или в действующих вулканах. Этот газ мог оказаться в твердых формах, которые могли хранить метан древнего происхождения в течение длительного времени. Такие структуры известны как «решетчатые гидраты».

Геохимических процесс, известный как серпентинизация, может также производить небиотический метан. Серпентинизация представляет собой низкотемпературный геологический процесс с участием тепла, воды и изменения давления. Он происходит, когда оливин, присутствующий на Марсе минерал, вступает в реакцию с водой, образуя другой минерал, называемый серпентинит, в присутствии диоксида углерода и некоторых катализаторов. Когда такие катализаторы присутствуют, водород соединяется с углеродом, формируя метан. На Марсе можно найти все эти первичные элементы: оливин, двуокись углерода и некоторые катализаторы, но химическая реакция, описанная выше, нуждается в жидкой воде. Это означает, что, если марсианский метан появляется из-за процесса серпентинизации, то это может быть связано с подповерхностной гидротермальной активностью.

Концентрации метана наблюдались в 2003 и 2006 годах в трех конкретных регионах Марса: Terra Sabae, Nili Fossae и Syrtis Major, данные также свидетельствуют о том, что вода когда-то текла по этим областям. Глубокие жидкие участки воды ниже слоя льда могут обеспечить относительно комфортную среду обитания для микроорганизмов, или быть благоприятным местом для гидрогеохимического образования метана на Марсе.

Одним из способов подтверждения биологического происхождения метана могло бы стать измерение соотношения изотопов углерода и водорода – двух элементов, которые образуют метан. Жизнь на Земле использует более легкие изотопы, например, большее количество углерода-12, чем углерода-13, так как это требует меньше энергии для склеивания.

На раскрытие загадки происхождения метана на Марсе могут повлиять будущие миссии с новыми технологиями, которые помогут лучше охарактеризовать марсианскую среду и ее недра.

Источник: ESA

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *