מחקרים על משקעי מכתש גלי של מאדים מראים קומפוזיציות אורגניות ייחודיות המצביעות על השפעות אטמוספריות, המדגישות תהליכים לא ביולוגיים בהיווצרות חומרים אורגניים. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
מַאְדִיםמאפיינים גיאולוגיים עתיקים מרמזים על נוכחותם של מים בעבר, ומחקרים עדכניים של משקעים ממכתש גייל חושפים חומר אורגני בעל הרכב איזוטופי ייחודי, המצביע על תהליכים אטמוספריים, לא על פעילות ביולוגית, כמקור החומר האורגני הזה.
העבר הגיאולוגי של מאדים
אף על פי שמאדים מציג נוף עקר ומאובק ללא סימני חיים עד כה, המאפיינים הגיאולוגיים שלו כמו דלתות, אפיקי אגמים ועמקי נהרות מרמזים מאוד על עבר שבו פעם זרמו מים בשפע על פני השטח שלו. כדי לחקור אפשרות זו, מדענים בוחנים משקעים שנשמרו ליד תצורות אלו. הרכבם של משקעים אלה מכיל רמזים לגבי תנאי הסביבה המוקדמים, התהליכים שעיצבו את כדור הארץ לאורך זמן, ואפילו סימנים פוטנציאליים לחיים קודמים.
תובנות ממכתש גייל
בניתוח אחד כזה, משקעים שנאספו על ידי רובר Curiosity ממכתש גייל, לפי האמונה הוא אגם עתיק שנוצר לפני כ-3.8 מיליארד שנים עקב פגיעת אסטרואיד, חשפו חומרים אורגניים. עם זאת, לחומר האורגני הזה הייתה כמות נמוכה משמעותית של איזוטופ פחמן-13 (13ג) ביחס לאיזוטופי פחמן-12 (12ג) בהשוואה למה שנמצא על פני כדור הארץ, דבר המצביע על תהליכים שונים של היווצרות חומר אורגני על מאדים.
המקור האטמוספרי של חומר אורגני מצביע על כך שמשטחי מאר עשויים להכיל כמויות גדולות יותר של תרכובות אורגניות ממה שציפו בעבר. קרדיט: טוקיו טק
ממצאי מחקר חדשים
כעת, מחקר מבהיר את הפער הזה, ומצא שהפוטו-דיסוציאציה של פחמן דו חמצני (CO2) באטמוספירה לפחמן חד חמצני (CO) והפחתה שלאחר מכן מביאה לחומר אורגני עם דלדול 13תוכן ג. המחקר, בראשות פרופסור יואיצ'ירו אואנו מהמכון הטכנולוגי של טוקיו ופרופסור מתיו ג'ונסון מאוניברסיטת קופנהגן, פורסם בכתב העת מדעי הגיאוגרפיה של הטבע ב-9 במאי 2024.
"על מדידת יחס האיזוטופים היציב בין 13ג ו 12ג, לחומר האורגני של מאדים יש א 13C שפע של 0.92% עד 0.99% מהפחמן המרכיב אותו. זה נמוך ביותר בהשוואה לחומר המשקע האורגני של כדור הארץ, שהוא כ-1.04%, ו-CO באטמוספירה2בסביבות 1.07%, שניהם שרידים ביולוגיים, ואינם דומים לחומר האורגני במטאוריטים, שהם כ-1.05%", מסביר אואנו.
שבר איזוטופי על מאדים
במאדים המוקדם הייתה אטמוספירה עשירה בCO2 המכיל את שניהם 13ג ו 12איזוטופים C. החוקרים דימו תנאים שונים של הרכב וטמפרטורת האטמוספירה של מאדים בניסויי מעבדה. הם גילו שמתי 12שיתוף2 נחשף לאור שמש אולטרה סגול (UV), הוא סופג עדיפות את קרינת ה-UV, מה שמוביל לפירוקו ל-CO המדולדל ב 13C, משאיר מאחור את CO2 מועשר ב 13ג.
שבר איזוטופי זה (הפרדת איזוטופים) נצפה גם באטמוספרות העליונות של מאדים וכדור הארץ, שם קרינת UV מהשמש גורמת ל-CO2 להתנתק לתוך CO עם מדולדל 13תוכן ג. באווירת מאדים מפחיתה, CO הופך לתרכובות אורגניות פשוטות כמו פורמלדהיד וחומצות קרבוקסיליות. בתקופת המאדים המוקדמת, עם טמפרטורות פני השטח הקרובות לנקודת הקיפאון של המים ואינן עולות על 300 K (27 מעלות צלזיוס), ייתכן שהתרכובות הללו התמוססו במים והתיישבו במשקעים.
השלכות על משקעי מאדים
באמצעות חישובי מודל, החוקרים מצאו כי באטמוספירה עם CO2 ליחס CO של 90:10, המרה של 20% של CO2 ל-CO יוביל לחומר אורגני משקע עם δ13גVPDB ערכים של -135‰. כמו כן, CO הנותרים2 היו מועשרים ב 13C עם δ13גVPDB ערכים של +20‰. ערכים אלו תואמים היטב את אלה שנראו במשקעים שנותחו על ידי רובר Curiosity והוערכו על פי מטאוריט מאדים. ממצא זה מצביע על תהליך אטמוספרי ולא ביולוגי כמקור העיקרי להיווצרות חומר אורגני במאדים הקדום.
"אם ההערכה במחקר זה נכונה, ייתכן שיש כמות בלתי צפויה של חומר אורגני במשקעי מאדים. זה מצביע על כך שמחקרים עתידיים של מאדים עשויים לחשוף כמויות גדולות של חומר אורגני", אומר אואנו.
