В атмосфере Марса никогда не было много кислорода?

Новое исследование ставит под сомнение ключевой аргумент в пользу существования в прошлом Марса богатой кислородом атмосферы, подобной земной. Ученые экспериментально доказали, что окисленные марганцевые породы, обнаруженные марсоходами, могли сформироваться без участия кислорода, что меняет представления об условиях на древней планете.

Загадка марсианского марганца: не кислород, а галогены

Еще в 2014 году ровер Curiosity обнаружил в кратере Гейл отложения с высоким содержанием оксидов марганца. Поскольку на Земле подобные минералы часто образуются в присутствии свободного кислорода, это породило гипотезу о том, что в атмосфере молодого Марса когда-то доминировал этот газ, потенциально произведенный древней биосферой. Однако альтернативные сценарии предполагали участие других мощных окислителей, которых на Красной планете всегда было в избытке — соединений хлора и брома.

Лабораторный Марс против «кислородной» гипотезы

Чтобы проверить эти версии, американские геохимики смоделировали в лаборатории условия раннего Марса. Результаты оказались не в пользу кислорода. Эксперименты показали, что в разреженной марсианской атмосфере и при низком давлении кислород окисляет марганец крайне медленно и неэффективно. В то же время, такие галогеносодержащие соединения, как перхлораты и гипобромиты, справлялись с этой задачей быстро, формируя минерал нсутит, чьи спектральные характеристики идеально совпадают с данными дистанционного зондирования марсианских пород.

Водный цикл с «химическим ускорителем»

Ученые предложили правдоподобный геохимический сценарий. Хлориды и бромиды из почвы могли попадать в атмосферу, где под действием ультрафиолетового излучения превращались в сильные окислители. Выпадая с осадками в жидкую воду, эти соединения проникали в трещины пород, где и вступали в реакцию с марганцем. Последующее испарение воды снова выбрасывало галогены в атмосферу, замыкая цикл. Этот механизм хорошо объясняет находки, учитывая, что жидкая вода на поверхности Марса существовала гораздо дольше, чем считалось ранее.

Хотя работа закрывает вопрос о происхождении конкретных марганцевых отложений, она не отменяет возможности существования в прошлом Марса локальных кислородных оазисов, например, производимых подповерхностной химией. Более того, отсутствие глобальной кислородной атмосферы не означает, что планета была стерильна. Напротив, на ранней Земле жизнь миллиарды лет существовала в бескислородных условиях. Марс обладал необходимыми для этого атрибутами: стабильной водной средой и магнитным полем, которое, как выяснилось, защищало планету дольше расчетного срока. Таким образом, поиск следов древней марсианской жизни смещается из плоскости обнаружения следов фотосинтеза в область изучения анаэробных микроорганизмов, чьи биохимические следы еще предстоит научиться идентифицировать.

Исследование переводит дискуссию из русла умозрительных предположений в плоскость конкретных геохимических процессов. Оно не ставит крест на поисках жизни, но делает их более целенаправленными, указывая, что ключ к разгадке может лежать не в следах кислорода, а в сложных циклах других элементов, некогда активных на влажном и динамичном Марсе.