Kiša je na drevnom Marsu mogla imati važnu ulogu u nastanku složenih organskih molekula. Novi računalni model pokazuje da su oborine iz atmosfere mogle prenositi formaldehid, jednostavan spoj koji u vodi može sudjelovati u reakcijama važnima za kemiju prije pojave života. Prema izračunima, u pojedinim područjima oko Tharsisa i Elysiuma na površinu je moglo stizati približno deset puta više tog spoja od planetarnog prosjeka.
Takva karta mogla bi pomoći pri odabiru mjesta za buduća istraživanja Marsa. Umjesto da samo procjenjuje koliko je formaldehida moglo nastati u atmosferi, studija pokazuje gdje su ga kiše mogle donositi na tlo i gdje se potom mogao skupljati u jezerima i drugim vodenim površinama.
Kartu je izradio tim Shunga Koyame za razdoblje od prije 3,8 do 3,6 milijardi godina. U novom znanstvenom radu u časopisu The Planetary Science Journal autori objašnjavaju kako su povezali kemijske reakcije u atmosferi s kretanjem vode. Rezultati se odnose na moguće procese tijekom toplijih razdoblja u povijesti planeta, a ne na otkriće života na Marsu.
Od atmosfere do jezera
Formaldehid, kemijske formule H₂CO, zanima istraživače podrijetla života jer iz njega u odgovarajućim uvjetima mogu nastajati šećeri i druge složenije organske molekule. Za takve reakcije nisu potrebni živi organizmi. One pripadaju prebiotičkoj kemiji, odnosno procesima koji su mogli prethoditi pojavi života.
Mogućnost da je taj spoj nastajao u drevnoj marsovskoj atmosferi razmatrana je i u ranijem istraživanju o formaldehidu na Marsu. No prosječna vrijednost za cijeli planet ne govori mnogo o tome koliko je spoja stizalo u pojedini krater ili jezerski bazen. Za usporedbu s uzorcima koje analiziraju roveri potrebno je znati i kako se njegova količina mijenjala od jednog područja do drugog.
Istraživači su povezali model atmosferskih kemijskih reakcija s modelom klime za cijeli planet. Pratili su utjecaj temperature, tlaka, vodene pare i ultraljubičastog zračenja na stvaranje formaldehida, a zatim izračunali koliko bi ga oborine mogle prenijeti do površine.
Vodena para pritom ima dvije uloge. Ultraljubičasto zračenje razgrađuje molekule vode i oslobađa reaktivni vodik potreban za kemijske reakcije iz kojih nastaje formaldehid. Kišne kapi zatim otapaju dio tog spoja i prenose ga prema tlu. Vlažnija područja u simulaciji tako dobivaju više formaldehida i zbog njegove pojačane proizvodnje i zbog učinkovitijeg prijenosa kišom.
Zašto se izdvajaju Tharsis i Elysium
Reljef je dodatno utjecao na raspored oborina. Kada se vlažan zrak uzdiže uz više predjele, hladi se, vodena para kondenzira i nastaju oborine. U modelu je taj proces pojačao dotok formaldehida oko uzvisina u područjima Tharsisa i Elysiuma.
Ondje su izračunate vrijednosti dosezale približno 50 miligrama po četvornom metru godišnje, dok je prosjek za cijeli planet bio oko 5,9 miligrama. To su procjene količine koju bi atmosfera donosila na površinu u zadanim uvjetima. Iz njih se ne može zaključiti koliko bi formaldehida ili spojeva nastalih iz njega bilo sačuvano do danas.
Posebno zanimljivi mogli bi biti bazeni uz trajno vlažna područja. Rijeke i podzemne vode mogle su u njih donositi otopljeni formaldehid iz okolnih predjela, a isparavanje vode povećavati njegovu koncentraciju. Takva mjesta autori izdvajaju kao moguće ciljeve za istraživanje drevnih kemijskih procesa.
Što model pretpostavlja
U simulaciji prevladava ugljikov dioksid, a vodik čini šest posto atmosfere. Tlak je postavljen na dva bara, a nagib rotacijske osi na 40 stupnjeva. To je jedan mogući scenarij toplijeg drevnog Marsa, a ne rekonstrukcija koja potvrđuje da su upravo takvi uvjeti vladali cijelim planetom.
Model također razlikuje kišu od snijega. Prijenos formaldehida snijegom u izračunima je znatno slabiji jer se taj spoj u ledu zadržava manje učinkovito nego u tekućoj vodi. Sama prisutnost vode, dakle, nije dovoljna: važno je i u kojem je obliku te kako kruži između atmosfere i tla.
Nakon dolaska na površinu organske molekule mogu se razgraditi pod utjecajem zračenja i kemijski reaktivnih tvari. Količina koju rover danas pronađe ovisi i o tome koliko su stijene i sedimenti sačuvali izvorni materijal. Veći dotok formaldehida u prošlosti ne mora značiti da je danas na istome mjestu ostalo više organskih spojeva.
Roveri nisu stigli u područja s najvećim dotokom
Autori su kartu usporedili s lokacijama dosadašnjih marsovskih misija. Za kratere Gale i Jezero, koje istražuju Curiosity i Perseverance, model predviđa dotok formaldehida manji od planetarnog prosjeka. To ne isključuje atmosfersko podrijetlo dijela organskih tvari ondje, ali pokazuje da roveri nisu stigli na mjesta s najvećim predviđenim dotokom.
Nalazi organskih tvari iz tih dvaju kratera još nisu dovoljni za provjeru hipoteze. Njihove stijene razlikuju se po sastavu, promjenama izazvanima vodom i izloženosti tvarima koje razgrađuju organske spojeve.
Za uvjerljiviji test potrebni su uzorci drevnih stijena iz područja u kojima model predviđa izrazito različit dotok formaldehida. Usporedba njihove organske tvari i ugljikovih izotopa mogla bi pokazati koliko je marsovska atmosfera doista pridonijela kemijskom sastavu nekadašnjih jezera.
