Ny forskning tyder på att planetomfattande dammstormar på Mars kan skapa en snö av frätande kemikalier som är giftiga för livet. Elementen kan sedan reformera till väteperoxidmolekyler och falla till marken som en snö som skulle förstöra organiska molekyler associerade med livet. Denna giftiga kemikalie kan vara koncentrerad i de översta lagren av Martian jord, vilket förhindrar liv från att överleva.
De planethälliga dammstormarna som periodiskt täcker Mars i en mantel av rött kan generera en snö av frätande kemikalier, inklusive väteperoxid, som skulle vara giftigt för livet, enligt två nya studier publicerade i den senaste utgåvan av tidskriften Astrobiology .
Baserat på fältstudier på jorden, laboratorieexperiment och teoretisk modellering hävdar forskarna att oxiderande kemikalier kan produceras av den statiska elektriciteten som genereras i de virvlande dammmoln som ofta döljer ytan i månader, säger University of California, Berkeley, fysiker Gregory T Delory, första författaren till ett av tidningarna. Om dessa kemikalier har producerats regelbundet under de senaste 3 miljarder åren, när Mars antagligen har varit torr och dammig, kunde den ackumulerade peroxiden i ytjorden ha byggts upp till nivåer som skulle döda "livet som vi känner till det", sade han.
"Om det är sant påverkar detta mycket tolkningen av markmätningar som gjordes av vikingatellandarna på 1970-talet," sade Delory, en seniorkamrat vid UC Berkeleys rymdvetenskapslaboratorium. Ett huvudmål för Viking-uppdraget, bestående av två rymdfarkoster som sjösattes av NASA 1975, testade Mars 'röda jord för tecken på liv. 1976 bosatte sig de två landarna ombord på rymdskeppet på Marsytan och genomförde fyra separata tester, inklusive några som involverade tillsats av näringsämnen och vatten till smuts och sniffning för gasproduktion, vilket kan vara ett tydligt tecken på levande mikroorganismer.
Testen var otvetydiga eftersom gaser endast producerades i korthet och andra instrument hittade inga spår av organiska material som skulle förväntas om liv var närvarande. Dessa resultat tyder mer på en kemisk reaktion än närvaron av liv, sade Delory.
"Juryn är fortfarande ute på om det finns liv på Mars, men det är tydligt att Mars har mycket kemiskt reaktiva förhållanden i jorden," sade han. "Det är möjligt att det kan finnas korrosiva effekter på lång sikt som skulle påverka besättningar och utrustning på grund av oxidanter i Martianjord och damm."
Sammantaget sa han, "den intensiva ultravioletta exponeringen, de låga temperaturerna, bristen på vatten och oxidationsmedlen i jorden skulle göra det svårt för någon mikrobe att överleva på Mars."
Artikeln av Delory och hans kollegor som visas i juniutgåvan av Astrobiologi visar att de elektriska fälten som genereras i stormar och mindre tornadon, kallade dammdjävlar, kunde dela upp koldioxid och vattenmolekyler, så att de kan rekombineras som väteperoxid eller mer komplicerade superoxider . Alla dessa oxidanter reagerar lätt med och förstör andra molekyler, inklusive organiska molekyler som är förknippade med livet.
Ett andra papper, samförfattat av Delory, visar att dessa oxidanter kan bilda och nå sådana koncentrationer nära marken under en storm att de skulle kondensera till fallande snö och förorena de översta lagren av jord. Enligt huvudförfattaren Sushil K. Atreya vid Institutionen för atmosfärisk, oceanisk och rymdvetenskap vid University of Michigan, kunde superoxidanterna inte bara förstöra organiskt material på Mars, utan påskynda förlusten av metan från atmosfären.
Coauthors för de två tidningarna är från NASA Goddard Space Flight Center; University of Michigan; Duke University; universitetet i Alaska, Fairbanks; SETI-institutet; Southwest Research Institute; University of Washington, Seattle; och University of Bristol i England.
Delory och hans kollegor har studerat dammjävlar i det sydvästra USA för att förstå hur el produceras i sådana stormar och hur de elektriska fälten skulle påverka molekyler i luften - i synnerhet molekyler som de i den tunna Martiska atmosfären.
"Vi försöker titta på de funktioner som gör en planet beboelig eller obebodd, vare sig för livet som utvecklats där eller för livet vi tar där," sade han.
Baserat på dessa studier använde han och hans kollegor plasmafysikmodeller för att förstå hur dammpartiklar som gnider mot varandra under en storm blir positivt och negativt laddade, precis som statisk elektricitet byggs upp när vi går över en matta, eller el bygger i åskväder . Även om det inte finns några bevis för blixtnedslag på Mars, kunde det elektriska fältet som genereras när laddade partiklar separeras i en dammstorm påskynda elektroner till hastigheter som är tillräckliga för att bryta molekyler isär, fann Delory och hans kollegor.
”Från vårt fältarbete vet vi att starka elektriska fält genereras av dammstormar på jorden. Laboratorieexperiment och teoretiska studier indikerar också att förhållanden i den Martiska atmosfären borde producera starka elektriska fält under dammstormar där också, ”sa medförfattare Dr. William Farrell från NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md.
Eftersom vattenånga och koldioxid är de vanligaste molekylerna i den Martiska atmosfären är de mest troliga jonerna som bildas väte, hydroxyl (OH) och kolmonoxid (CO). En produkt av deras rekombination, enligt den andra studien, skulle vara väteperoxid (H2O2). Vid tillräckligt höga koncentrationer skulle peroxiden kondensera till ett fast ämne och falla ur luften.
Om detta scenario har spelat på Mars under mycket av sin historia, kunde den ackumulerade peroxiden i jorden ha lurat Viking-experimenten som letade efter liv. Medan Labeled Release och Gas Exchange-experimenten på landarna upptäckte gas när vatten och näringsämnen tillsattes Martianjord, hittade landarens Mass Spectrometer-experiment inga organiska ämnen.
Vid den tiden föreslog forskare att mycket reaktiva föreningar i jorden, kanske väteperoxid eller ozon, kunde ha producerat mätningarna och imiterat svar från levande organismer. Andra föreslog en möjlig källa för dessa oxidanter: kemiska reaktioner i atmosfären katalyserad av ultraviolett ljus från solen, vilket är mer intensivt på grund av Mars tunna atmosfär. De förutspådda nivåerna var emellertid mycket lägre än nödvändigt för att producera Viking-resultaten.
Produktion av oxiderande medel av dammstormar och dammduvar, som verkar vara vanligt på Mars, skulle vara tillräckligt för att orsaka Viking-observationerna, sade Delory. För trettio år sedan övervägde vissa forskare möjligheten att dammstormar kan vara elektriskt aktiva, som jordens åskväder, och att dessa stormar kan vara en källa till den nya reaktiva kemi. Men detta hade varit otestbar fram till nu.
"Närvaron av peroxid kan förklara den kvandär som vi har haft med Mars, men det finns fortfarande mycket som vi inte förstår om kemin i atmosfären och jordens jord," sade han.
Teorin kan testas vidare av en elektrisk fältsensor som arbetar i tandem med ett atmosfäriskt kemi-system på en framtida Mars-rover eller lander, enligt teammedlemmarna.
I teamet ingår Delory, Atreya, Farrell och Nilton Renno & Ah-San Wong från University of Michigan; Steven Cummer från Duke University, Durham, N.C .; Davis Sentman från University of Alaska; John Marshall från SETI Institute i Mountain View, Kalifornien; Scot Rafkin från Southwest Research Institute i San Antonio, Texas; och David Catling från University of Washington.
Forskningen finansierades av NASA: s Mars Fundamental Research Program och av NASA Goddard interna institutionella fonder.
Originalkälla: UC Berkeley News Release
