Марсианский углерод может рассказать о прошлом планеты

Марсоход Curiosity, который бороздит просторы марсианского кратера Гейл с августа 2021 года, постоянно производил отбор образцов марсианской породы и регулярно отправлял научные данные на Землю. После анализа изотопов углерода, собранных в пробах осадочных пород, исследованиям миссии удалось сформулировать три версии происхождения углерода — космическая пыль, деградация под действием ультрафиолета диоксида углерода или биологического метана.

Углерод имеет два стабильных изотопа, С 12 и С 13. Сравнивая относительные количества этих изотопов в разных образцах, можно получить представление об углеродном цикле, даже если он имел место много лет назад.

Спектрографический анализ порции восстановленного углерода, полученного в результате пиролиза образца в специальной камере бортового анализатора ровера Curiosity, показал широкий спектр различных соотношений между C12 и C13, в зависимости от места происхождения исследуемого образца. Некоторые образцы были очень сильно обеднены изотопом C13, в то время как другие образцы, напротив, были обогащены этим более тяжелым нуклидом.

Для объяснения состава экстремально обедненных углеродом-13 образцов исследователи предположили три возможности. Согласно первому сценарию, древний Марс попадал в облако космической пыли, снизившее температуру на планете, на поверхности которой уже находилась к тому времени вода, и сформировавшее ледники. Затем пыль осела на поверхности ледника и находилась там до тех пор, пока ледник не растаял, оставив на поверхности слой грязи, включающей углерод. Однако до настоящего времени ученые не нашли достаточно убедительных доказательств наличия ледников в кратере Гейл. Поэтому данное объяснение представляется возможным, но не самым вероятным.

Согласно второму объяснению, сниженные количества C13 объясняются конверсией диоксида углерода в органические соединения, например, формальдегид, в присутствии УФ-излучения. Ряд исследований показал, что этот процесс может привести к фракционированию изотопов углерода, однако авторы работы указывают на необходимость более подробных экспериментов такого рода.

Третий возможный метод получения образца, обедненного углеродом-13, имеет биологическую основу. На Земле обеднение образцов углерода изотопом С13 указывает на поглощение микробами в прошлом биологически произведенного метана. На древнем Марсе не исключается наличие крупных струй метана, бьющих из-под поверхности. Затем высвобожденный метан мог быть либо поглощен микробами, обитавшими на поверхности планеты, либо реагировать с УФ-излучением и отлагаться затем прямо на поверхности.

Однако, согласно авторам, в настоящее время отсутствуют доказательства наличия микробов на поверхности древнего Марса, и поэтому биологическое происхождение, отмечаемое в работе, скорее связано с реакциями метана под действием УФ-излучения.