Naujas tyrimas rodo, kad elektros iškrovos, susidarančios per Marso dulkių audras, galėtų paaiškinti paslaptingą cheminių medžiagų ir izotopų disbalansą. Šis atradimas pakeičia istoriją apie tai, kaip Marse susidaro svarbios – ir pavojingos – medžiagos.
Kitų pasaulių chemija ne visada yra panaši į Žemės chemiją. Čia daugelis procesų yra gerai suprantami ir dažnai priklauso nuo vandens ir šilumos. Marse, kita vertus, trūksta abiejų medžiagų, todėl kai kurių jo cheminių junginių kilmė yra nuolatinės diskusijos mokslo bendruomenėje tema.
Naujame tyrime, kurį atliko Alian Wang ir Neil Sturchio, atitinkamai Vašingtono universiteto Sent Luise ir Delaverio universiteto mokslininkai, siūloma nauja sistema, padedanti suprasti, kaip cheminės reakcijos vyksta Raudonojoje planetoje. Tyrimas neseniai buvo paskelbtas žurnale „Earth and Planetary Science Letters“ ir jame daugiausia dėmesio skiriama netikėtai, tačiau Žemės gyventojams gerai žinomai medžiagai – elektrai.
Trūkstamų izotopų mįslė
Jau daugelį metų įvairūs marsaeigiai ir orbitiniai aparatai aptiko įspūdingą izotopų disbalansą Marso paviršiuje. Paprastai tariant, tai yra anomalus santykis tarp skirtingų to paties elemento izotopų. Marse vadinamieji „sunkiųjų“ izotopai, tokie kaip chloras, deguonis ir anglis, pasirodo mažesniais kiekiais nei tikėtasi remiantis natūraliais vertėmis.
Ryškiausias atvejis yra chloras-37, kurio yra 51 dalis iš tūkstančio mažiau nei tikėtasi. Tai nėra nereikšminga detalė: chloras yra pagrindinė perchloratų, labai toksiškų junginių, sudedamoji dalis, kurie yra viena iš pagrindinių kliūčių ilgalaikiam gyvenimui Marse, įskaitant žmogaus gyvenimą. Suprasti, kodėl atsiranda šis disbalansas, yra svarbiausia norint pagalvoti, kaip sumažinti jo poveikį.
Anglies (11,4 tūkstantosios dalies) ir deguonies (22,8) disbalansas yra mažiau ekstremalus, bet taip pat svarbus. Abu šie elementai dalyvauja karbonatų, mineralų, kurie dešimtmečius buvo interpretuojami kaip įrodymas, kad Marso paviršiuje anksčiau buvo skysto vandens, susidaryme.
Dulkės audros ir cheminės kibirkštys
Taigi, kas sukelia šį disbalansą? Remiantis tyrimu, atsakymas glūdi žinomose Marso dulkės audrose. Šie reiškiniai, kurie tam tikrais metų laikais gali apimti didžiules planetos teritorijas, sukelia sūkurines audras, primenančias miniatiūrinius tornadus.
Kai dulkių debesis pakyla ir dalelės susiduria tarpusavyje, susidaro elektrostatinis krūvis, panašus į tą, kuris susidaro trinant balioną prie plaukų. Marsą supančioje retame atmosferoje šis krūvis lengvai viršija dielektrinę ribą, dėl to susidaro nedideli elektros iškrovimai, techniškai vadinami elektrostatiniais iškrovimais (ESD).
Mikroskopinės kibirkštys yra viena iš pagrindinių planetos cheminių ciklų varomųjų jėgų.
Perchloratai be vandens
Norėdami tai patikrinti, komanda pastatė keletą eksperimentinių kamerų, įskaitant Planetų aplinkos ir analizės kamerą (PEACh), skirtą Marso sąlygoms imituoti. Ten jie tyrė, kaip įprastos Marso druskos reaguoja į dulkių audrų metu susidarančią elektrą.
Rezultatas buvo įtikinamas: ESD sukuria didelės energijos elektronus, kurie sąveikauja su anglies dioksidu Marso atmosferoje, generuodami reaktyvius radikalus, pvz., CO ir O. Šie, savo ruožtu, nusėda ant chlorido druskų dirvožemyje, oksiduodami jas ir paverčiant chlorą perchloratais. Šis procesas paaiškina jų kilmę, be skysto vandens.
Kažkas panašaus vyksta su karbonatais, tradiciškai siejamais su drėgna aplinka. Tyrimas rodo, kad jie taip pat gali susidaryti iš paprastų elektros iškrovimų dulkių audrų metu.
Pasekmės ateities tyrimams
Gauti duomenys geriau atitinka stebėjimus, atliktus tiek vietoje, tiek iš orbitos, ypač dėl mažesnio sunkiųjų izotopų kiekio. Išlydžiai veikia kaip „filtras“, skatinantis lengvesnių atomų dalyvavimą cheminėse reakcijose, kurias aptiko tokios misijos kaip „Curiosity“ ar „ExoMars“.
Be Marso, šis mechanizmas galėtų veikti ir kitose Saulės sistemos planetose, pavyzdžiui, Veneroje, kai kuriose dujinėse milžinėse ar net Mėnulyje. Tačiau tai taip pat yra aiškus įspėjimas: perchloratai susidaro ir šiandien. Tai nėra neįveikiama kliūtis žmogaus tyrinėjimams, bet tai yra rizika, į kurią reikės atsižvelgti.
Ir istorija tuo nesibaigia. Autoriai jau numato naujus tyrimus, kaip šios nematomos kibirkštys galėtų formuoti kitų pasaulių chemiją. Marsas dar kartą verčia mus permąstyti tai, ką manėme žiną.
