Planetologai išsiaiškino, kad Marse prieš milijardus metų įvyko Didžioji oksigenacija

Ir Žemėje, ir Marse dabar atmosfera yra oksiduojanti, dėl to geležiniai daiktai rūdija – reaguojant geležiai ir deguoniui, susidaro rūdys – bendras geležies oksidų pavadinimas. Žemėje oksiduojanti atmosfera yra maždaug pustrečio milijardo metų, bet prieš tai šios planetos atmosfera buvo redukuojanti – joje rūdžių nebuvo.

Redukcinės atmosferos perėjimas į okasiduojančią vadinamas Didžiuoju oksidavimo įvykiu (Great Oxidation Event – GOE). Šis perėjimas buvo centrinė mūsų planetos evoliucijos dalis ir fundamentaliai susieta su gyvybės evoliucija – konkrečiau, su deguonį išskiriančios fotosintezės įsigalėjimu. HKU planetologai išsiaiškino, kad Marse irgi įvyko GOE – prieš milijardus metų Raudonoji planeta nebuvo tokia raudona.

Atradimą Nature Astronomy straipsnyje publikavo magistrantas Jiacheng LIU ir jo asoc. prof. Dr. Joe Michalski, abu iš Žemės ir planetologijos tyrimų padalino ir Kosmoso tyrimų laboratorijos. Tyrime nuotoliniu infraraudonisiais jutikliais ir spektroskopija iš orbitos buvo išmatuota Marso paviršiaus molekulių vibracijos, atskleidusios senovinių Marso uolienų mineralogiją ir geochemiją. Kruopščiai lygindama šiuos matavimus su Žemės laboratorijose sukauptais duomenimis, komanda parodė, kad senovinės Marso uolienos paviršiuje patyrė dūlėjimą redukuojančiomis sąlygomis, o tai rodo buvus redukuojančią atmosferą.

Dabar niekam ne paslaptis, kad Marsas šaltas ir sausas, bet prieš ~ 3,5 milijardus metų jame buvo šilčiau ir drėgniau. Buvo pakankamai šilta, kad formuotųsi upių vagos, ežerai ir iš sąveikos su vandeniu besirandantys mineralai. Mokslininkai, matematiniu modeliavimu nustatę ankstyvo Marso atmosferos sąlygas, padarė išvadą, kad šiltnamio efektą sukeliančių dujų sudėtyje buvo redukuojančios dujos, o ne anglies dvideginis,o iš to seka, kad atmosfera galėjo būti redukuojanti. Tačiau lig šiol nebuvo jokių ankstyvo Marso redukuojančios atmosferos buvimo įrodymų. Šis darbas rodo, kad ji egzistavo.

Šis darbas buvo paremtas detalia pietvakarių Kinijos Hainan salos vulkaninių erozijos paveiktų uolų analize – čia yra stori bazalto sluoksniai, panašūs į Marso vulkanines uolas. Jiacheng Liu laboratorijoje sistemingai analizavo uolienas infraraudonąja spektroskopija ir šį tyrimą neseniai publikavo Applied Clay Science žurnale.

„Jiacheng atliko išties puikų PhD projektą, paremtą kruopščia laboratorine analize ir šių rezultatų pritaikymu nuotoliniams Marso matavimams“, pakomentavo Dr. Michalski. „Jiacheng detalius Hainano salos bandinių tyrimus panaudojo parodyti, kad panašios mineraloginės tendencijos su uolienomis vyko ir Marse.“

Atradimas paliko įspūdį ir asist. prof. Dr. Ryan MCKENZIE iš Žemės ir planetologijos tyrimų padalinio. „Tai išties įspūdinga studija, kurios rezultatai smarkiai paveiks mūsų supratimą apie ankstyvą uolinių planetų ir jų paviršiaus aplinko raidą. Perėjimas nuo redukuojančios prie oksiduojančios atmosferos Žemėje prieš ~2,5 milijardus metų buvo įmanomas tik dėl egzistavusios gyvybės, nes deguonis yra pašalinis tokių metabolinių procesų, kaip fotosintezė, produktas. Be deguonį gaminančių mikrobų, jis nebūtų kaupęsis atmosferoje ir mūsų taip pat nebūtų. Nors nėra abejonių, kad Marso ir Žemės sąlygos per jų evoliucinę istoriją skyrėsi, negaliu nustoti galvoti apie galimą Jianchengo rezultatų reikšmę potencialiai ankstyvajai Marso biosferai,“ pabrėžė Dr. McKenzie.

Vykstant pirmajai Kinijos misijai į Marsą Tianwen-1, kuri sėkmingai atvyko į Marso orbitą vasario 10 dieną ir ant paviršiaus turėtų nusileisti 2021 metų gegužę, mokslininkai rengiai jaudinamiems Marso tyrinėjimo ir atradimų metams. Šis darbas demonstruoja, kaip spektroskopija ir nuotoliniais matavimais atliekami fundamentalūs atradimai, be kurių būtų sunku suprasti Marso istoriją. Pradedant suprasti ankstyviausiąją Marso istoriją, tyrėjai pasirengę tiesiogiai iškoti bet kokių ženklų, kad gyvybė kadaise Marse egzistavo, ir HKU planuoja būti šio didingo mokslinio nuotykio centre.

University of Hong Kong
scitechdaily.com

Nuoroda: „Anoxic chemical weathering under a reducing greenhouse on early Mars“ by J. Liu, J. R. Michalski, W. Tan, H. He, B. Ye and L. Xiao, 11 February 2021, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01303-5About the Research Division for Earth and Planetary Science and the Laboratory for Space Research at HKU
The Research Division for Earth and Planetary Science and the Laboratory for Space Research specializes in applications of traditional Earth and environmental science techniques and skills for modern space science challenges. Dr. Joe Michalski operates the Planetary Spectroscopy and Mineralogy Laboratory at HKU and is the Deputy Director of the Laboratory for Space Research.