Παγωμένες νότιες πεδιάδες στις αρχές της άνοιξης. Πιστωτική εικόνα: MSSS / JPL / NASA Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Οι ανιχνεύσεις μεθανίου στην αττική ατμόσφαιρα έχουν προκαλέσει στους επιστήμονες να βρουν μια πηγή για το αέριο, το οποίο συνήθως σχετίζεται με τη ζωή στη Γη. Μια πηγή που μπορεί να αποκλειστεί είναι η αρχαία ιστορία: Το μεθάνιο μπορεί να επιβιώσει μόνο 600 χρόνια στην Αρειανή ατμόσφαιρα προτού το καταστρέψει το φως του ήλιου.
Εάν η παγκόσμια συγκέντρωση μεθανίου στον Άρη είναι 10 ppb, τότε κατά μέσο όρο 4 γραμμάρια μεθανίου καταστρέφεται κάθε δευτερόλεπτο από το φως του ήλιου. Αυτό σημαίνει ότι περίπου 126 μετρικοί τόνοι μεθανίου πρέπει να παράγονται κάθε χρόνο για να διασφαλιστεί μια σταθερή συγκέντρωση 10 ppb.
Υπάρχει μια εξωτερική πιθανότητα το μεθάνιο να παραδοθεί στον Άρη από κομήτες, αστεροειδείς ή άλλα συντρίμμια από το διάστημα. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι οι μικρομετεωρίτες είναι πιθανό να παράγουν μόνο 1 κιλό μεθάνιο ετησίως - πολύ μικρότερο από το επίπεδο αντικατάστασης των 126 τόνων. Οι κομήτες θα μπορούσαν να παραδώσουν ένα τεράστιο γυμνό μεθάνιο, αλλά το διάστημα μεταξύ των μεγάλων κομήτων επηρεάζει κατά μέσο όρο 62 εκατομμύρια χρόνια, οπότε είναι απίθανο οποιοσδήποτε κομήτης να παραδώσει μεθάνιο τα τελευταία 600 χρόνια.
Εάν μπορούμε να αποκλείσουμε την παράδοση μεθανίου, τότε το μεθάνιο πρέπει να κατασκευαστεί στον Άρη. Αλλά η βιολογία της πηγής ή οι διαδικασίες δεν σχετίζονται με τη ζωή;
Ένα μικρό ποσοστό του μεθανίου της Γης παράγεται μέσω μη βιολογικών («αβιογενών») αλληλεπιδράσεων μεταξύ διοξειδίου του άνθρακα, ζεστού νερού και ορισμένων πετρωμάτων. Θα μπορούσε να συμβεί στον Άρη; Ίσως, λέει ο James Lyons του Ινστιτούτου Γεωφυσικής και Πλανητικής Φυσικής στο UCLA.
Αυτές οι αντιδράσεις απαιτούν μόνο βράχο, νερό, άνθρακα και θερμότητα, αλλά στον Άρη, από πού προέρχεται η θερμότητα; Η επιφάνεια του πλανήτη είναι κρύα πέτρα, κατά μέσο όρο μείον 63 βαθμοί C. Τα ηφαίστεια θα μπορούσαν να είναι πηγή θερμότητας. Οι γεωλόγοι πιστεύουν ότι η πιο πρόσφατη έκρηξη στον Άρη ήταν τουλάχιστον 1 εκατομμύριο χρόνια πριν - αρκετά πρόσφατη για να υποδηλώσει ότι ο Άρης είναι ακόμα ενεργός και ως εκ τούτου ζεστό βαθιά κάτω από την επιφάνεια.
Μια στάλα μεθανίου κατά μέσο όρο 4 γραμμάρια ανά δευτερόλεπτο θα μπορούσε να προέλθει από ένα τόσο γεωλογικό σημείο. Όμως, κάθε σημείο του Αρειανού πρέπει να είναι βαθιά και καλά μονωμένο από την επιφάνεια, καθώς το σύστημα απεικόνισης θερμικής εκπομπής στο Mars Odyssey δεν βρήκε θέσεις που να είναι τουλάχιστον 15 βαθμούς C πιο ζεστές από το περιβάλλον. Ωστόσο, η Lyons πιστεύει ότι είναι ακόμα πιθανό ένα βαθύ σώμα μάγματος να τροφοδοτεί τη ζέστη.
Σε ένα μοντέλο υπολογιστή απλουστευμένης γεωλογίας, ένα ψυκτικό σώμα μάγματος βάθους 10 χιλιομέτρων, πλάτους 1 χιλιομέτρου και μήκους 10 χιλιομέτρων δημιούργησε τη θερμοκρασία 375 έως 450 βαθμών C που οδηγεί την παραγωγή αβιογόνου μεθανίου στις κορυφογραμμές του Μεσαίου Ωκεανού στη Γη. Ένα τέτοιο σώμα θερμού βράχου, λέει ο Λυών, «είναι απολύτως λογικό, δεν υπάρχει τίποτα περίεργο γι 'αυτό», επειδή ο Άρης διατηρεί πιθανώς κάποια θερμότητα από τον πλανητικό σχηματισμό, όπως η Γη.
«Μας ενθαρρύνει να σκεφτούμε ότι αυτό είναι ένα εύλογο σενάριο για την εξήγηση του μεθανίου στον Άρη και δεν θα δούμε την υπογραφή αυτού του ανάχωμα (σώμα θερμού βράχου) στην επιφάνεια», λέει ο Lyons. «Αυτή είναι η γωνία που ακολουθούμε. είναι η απλούστερη, πιο άμεση εξήγηση για το μεθάνιο που εντοπίστηκε. "
Αν και κανείς δεν μπορεί να αποκλείσει τις αβιογενείς πηγές για το μεθάνιο στον Άρη, όταν βρίσκετε μεθάνιο στη Γη, συνήθως βλέπετε το έργο των μεθανογόνων, αρχαίων αναερόβιων μικροβίων που επεξεργάζονται άνθρακα και υδρογόνο σε μεθάνιο. Θα μπορούσαν τα μεθανογόνα να ζουν στον Άρη;
Για να το ανακαλύψει, ο Timothy Kral, αναπληρωτής καθηγητής βιολογικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Αρκάνσας, άρχισε να καλλιεργεί πέντε τύπους μεθανογόνων πριν από 12 χρόνια σε ηφαιστειακό έδαφος που επιλέχθηκε για να προσομοιώσει το αριανό έδαφος. Τώρα αποδεικνύεται ότι τα μεθανογόνα μπορούν να επιβιώσουν για χρόνια στο κοκκώδες έδαφος με χαμηλή περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά, αν και όταν καλλιεργούνται σε συνθήκες που μοιάζουν με τον Άρη, με μόλις 2 τοις εκατό της ατμοσφαιρικής πίεσης της Γης, αποξηραίνονται και αδρανοποιούνται μετά από μερικές εβδομάδες.
«Το έδαφος τείνει να στεγνώσει και καταφέραμε να βρούμε βιώσιμα κύτταρα. είναι ακόμα ζωντανοί, αλλά δεν παράγουν πια μεθάνιο », λέει ο Kral.
Τα μεθανογόνα χρειάζονται μια σταθερή πηγή διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. Ενώ το διοξείδιο του άνθρακα είναι άφθονο στον Άρη, «το υδρογόνο είναι ένα ερωτηματικό», λέει ο Kral.
Ο Vladimir Krasnopolsky, ερευνητής στο Καθολικό Πανεπιστήμιο της Αμερικής στην Ουάσινγκτον, ανίχνευσε 15 μέρη ανά εκατομμύριο μοριακού υδρογόνου στην ατμόσφαιρα του Άρη. Είναι πιθανό αυτό το υδρογόνο να διαφεύγει από μια βαθιά πηγή στο αρειανό εσωτερικό που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τα μεθανογόνα.
Εάν τα μεθανογόνα είναι βαθιά μέσα στον Άρη, το αέριο μεθάνιο που παράγουν θα ανέβει αργά προς την επιφάνεια. Τελικά θα μπορούσε να φτάσει σε κατάσταση πίεσης-θερμοκρασίας όπου θα παγιδευτεί σε κρύσταλλα πάγου, σχηματίζοντας ένυδρο μεθάνιο.
«Εάν υπήρχε μια βιόσφαιρα κάτω από την επιφάνεια, το ένυδρο μεθάνιο θα ήταν αναπόφευκτη συνέπεια, εάν τα πράγματα συμπεριφέρονται όπως συμβαίνουν στη Γη», λέει ο Stephen Clifford του Lunar and Planetary Institute στο Χιούστον του Τέξας.
Και υπάρχει ένα πλεονέκτημα, προσθέτει ο Clifford. Το ένυδρο μεθάνιο, «θα ήταν μια μονωτική κουβέρτα που θα μείωνε ουσιαστικά το πάχος του παγωμένου εδάφους στον Άρη, από αρκετά χιλιόμετρα στον ισημερινό, σε ίσως λιγότερο από ένα χιλιόμετρο». Με άλλα λόγια, το ένυδρο μεθάνιο θα αποθηκεύσει και τα δύο στοιχεία ζωής και θα μονώσει τη ζωή που απέμεινε από τις εξαιρετικά κρύες επιφανειακές θερμοκρασίες.
Αν και δεν υπάρχουν δεδομένα σχετικά με τις συνθήκες ενός χιλιομέτρου περίπου κάτω από την επιφάνεια του Άρη, η αυξανόμενη εικόνα της πολυπλοκότητας, του μεγέθους και της προσαρμοστικότητας του υπόγειου βιόσφαιρου της Γης σίγουρα βελτιώνει την πιθανότητα να υπάρχει ζωή σε συγκρίσιμες συνθήκες μέσα στον Άρη. Η υπόγεια βιόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από μικρόβια, μερικά από τα οποία ζουν σε βάθη, πιέσεις και χημικές συνθήκες που κάποτε θεωρούσαν αφιλόξενες στη ζωή.
Βαθιά μέσα στον Άρη μπορεί να είναι ένα δύσκολο μέρος για να βγάλει τα προς το ζην, αλλά τα μεθανογόνα δεν είναι μάγοι, λέει ο Kral. «Είναι σκληρά, ανθεκτικά. Το γεγονός ότι υπήρχαν πιθανότατα από την αρχή της ζωής στη Γη, και συνεχίζουν να είναι η κυρίαρχη μορφή ζωής κάτω από την επιφάνεια και βαθιά στους ωκεανούς, σημαίνει ότι είναι επιζώντες, κάνουν πολύ καλά. "
Αρχική πηγή: Αστροβιολογία της NASA
