Badania na Uniwersytecie Tohoku dostarczyły nowych informacji na temat starożytnego środowiska marsjańskiego, ujawniając, że materia organiczna potencjalnie wskazująca na przeszłe życie mogła zostać wytworzona z formaldehydu.
Korzystając z nowatorskiego modelu łączącego analizy atmosferyczne i fotochemiczne, zespół odkrył różnice w stosunkach izotopów węgla w osadach marsjańskich, co sugeruje, że warunki panujące miliardy lat temu mogły sprzyjać tworzeniu się cząsteczek niezbędnych do życia, takich jak cukry i ryboza.
Odkrywanie starożytnej wody i potencjału życiowego na Mars
Obecnie Mars jest zimną i suchą planetą. Jednak dowody geologiczne sugerują, że woda w stanie ciekłym istniała tam około 3 do 4 miliardów lat temu. Tam, gdzie jest woda, zwykle jest życie. Próbując odpowiedzieć na palące pytanie dotyczące życia na Marsie, naukowcy z Uniwersytetu Tohoku opracowali szczegółowy model produkcji materii organicznej w starożytnej marsjańskiej atmosferze.
Materia organiczna odnosi się do pozostałości organizmów żywych, takich jak rośliny i zwierzęta, lub jako produkt uboczny pewnych reakcji chemicznych. W każdym razie stabilny stosunek izotopów węgla (13C/12C) znalezione w materii organicznej dostarczają cennych wskazówek na temat pierwotnego powstania tych elementów życia, dając naukowcom wgląd w przeszłość.
Jako taki stał się punktem zainteresowania wypraw na Marsa. Na przykład łazik marsjański Curiosity (obsługiwany przez NASA) ujawniło, że materia organiczna znaleziona w osadach z tamtej epoki na Marsie została niezwykle uszczuplona 13C. Odkryto również, że stosunki izotopów węgla różniły się znacznie pomiędzy próbkami. Jednak przyczyna tej zmienności była tajemnicą.
Modelowanie związków organicznych w atmosferze marsjańskiej
Aby rozszerzyć te odkrycia, grupa badawcza kierowana przez Shungo Koyamę, Tatsuyę Yoshidę i Naoki Teradę z Uniwersytetu Tohoku opracowała model ewolucji marsjańskiej atmosfery. Model skupiał się na formaldehydzie (H2CO), którzy są członkami tego zespołu badawczego wcześniej ustalone można było w sposób wykonalny wytworzyć w starożytnej marsjańskiej atmosferze.
Powodem tego wyboru jest to, że formaldehyd może wytwarzać złożone związki organiczne, takie jak cukry, które są niezbędne do życia. Innymi słowy, formaldehyd może być brakującym czynnikiem, który mógłby wyjaśnić anomalne wartości próbek łazika Curiosity. Może to być także oznaka przeszłego życia.
Formaldehyd i pochodzenie marsjańskiej materii organicznej
Model ten łączył model fotochemiczny z modelem klimatycznym, aby oszacować zmiany w stosunku izotopów węgla do formaldehydu na Marsie, datowane na 3–4 miliardy lat. Okazało się, że wyczerpanie 13C w formaldehydzie powstaje w wyniku fotodysocjacji CO2 przez słoneczne promieniowanie ultrafioletowe, co powoduje preferencję jednego stabilnego izotopu nad innym.
Badanie wykazało również, że stosunek izotopów węgla zmieniał się w zależności od takich czynników, jak ciśnienie atmosferyczne na Marsie w tamtym czasie, część światła odbijanego przez powierzchnię planety, stosunek CO do CO2oraz ilość wodoru uwalnianego w wyniku aktywności wulkanicznej.
Implikacje dla starożytnej biochemii Marsa
„Ten model zapewnia możliwe wyjaśnienie wcześniej niewyjaśnionych ustaleń, na przykład dlaczego 13C zostało w tajemniczy sposób wyczerpane” – zauważa Koyama, absolwent Uniwersytetu Tohoku.
Odkrycie to wskazuje, że formaldehyd przyczynił się do powstania materii organicznej na starożytnym Marsie, co sugeruje, że bio-ważne cząsteczki, takie jak cukry i ryboza (składnik RNAktóry jest obecny we wszystkich żywych komórkach) mógł powstać na planecie.
Wyniki badań opublikowano 17 września 2024 r. w czasopiśmie Raporty naukowe.
Odniesienie: „Ewolucja stabilnego izotopu węgla w formaldehydzie na wczesnym Marsie” autorstwa Shungo Koyamy, Tatsuyi Yoshidy, Yoshihiro Furukawy, Naoki Terady, Yuichiro Ueno, Yuki Nakamury, Arihiro Kamady, Takeshi Kurody i Ann Carine Vandaele, 17 września 2024 r., Raporty naukowe.
DOI: 10.1038/s41598-024-71301-w
