Nieuw onderzoek suggereert dat planeetbrede stofstormen op Mars een sneeuw kunnen creëren van bijtende chemicaliën die giftig zijn voor het leven. De elementen zouden dan kunnen veranderen in waterstofperoxidemoleculen en op de grond vallen als sneeuw die de organische moleculen die met het leven geassocieerd zijn, zou vernietigen. Deze giftige chemische stof zou zich kunnen concentreren in de bovenste lagen van Marsgrond, waardoor het leven niet zou overleven.
De planeetbrede stofstormen die Mars periodiek in een mantel van rood omhullen, kunnen een sneeuw van bijtende chemicaliën genereren, waaronder waterstofperoxide, die giftig zouden zijn voor het leven, volgens twee nieuwe studies gepubliceerd in het meest recente nummer van het tijdschrift Astrobiology .
Op basis van veldstudies op aarde, laboratoriumexperimenten en theoretische modellen stellen de onderzoekers dat oxiderende chemicaliën kunnen worden geproduceerd door de statische elektriciteit die wordt opgewekt in de wervelende stofwolken die het oppervlak vaak maandenlang verduisteren, zei University of California, Berkeley, natuurkundige Gregory T Delory, eerste auteur van een van de artikelen. Als deze chemicaliën de afgelopen 3 miljard jaar regelmatig zijn geproduceerd, wanneer Mars vermoedelijk droog en stoffig is geweest, zou het opgehoopte peroxide in de oppervlaktegrond tot een niveau hebben kunnen stijgen dat het 'leven zoals we het kennen' zou doden, zei hij.
"Als dit waar is, heeft dit grote invloed op de interpretatie van bodemmetingen door de Viking-landers in de jaren zeventig", zegt Delory, een senior fellow bij het UC Berkeley Space Sciences Laboratory. Een belangrijk doel van de Viking-missie, bestaande uit twee ruimtevaartuigen die in 1975 door NASA werden gelanceerd, was het testen van de rode aarde van Mars op tekenen van leven. In 1976 vestigden de twee landers aan boord van het ruimtevaartuig zich op het oppervlak van Mars en voerden vier afzonderlijke tests uit, waaronder enkele waarbij voedingsstoffen en water aan het vuil werden toegevoegd en gesnoven voor gasproductie, wat een veelbetekenend teken zou kunnen zijn van levende micro-organismen.
De tests waren niet doorslaggevend omdat gassen slechts kort werden geproduceerd en andere instrumenten vonden geen sporen van organische materialen die verwacht zouden worden als er leven zou zijn. Deze resultaten zijn meer indicatief voor een chemische reactie dan de aanwezigheid van leven, zei Delory.
"De jury is nog niet zeker of er leven op Mars is, maar het is duidelijk dat Mars zeer chemisch reactieve omstandigheden in de bodem heeft", zei hij. "Het is mogelijk dat er op de lange termijn corrosieve effecten zijn die de bemanning en de uitrusting zouden aantasten als gevolg van oxidanten in de bodem en het stof van Mars."
Al met al zei hij: "de intense blootstelling aan ultraviolet licht, de lage temperaturen, het gebrek aan water en de oxidanten in de grond zouden het voor elke microbe moeilijk maken om op Mars te overleven."
Het artikel van Delory en zijn collega's in het juninummer van Astrobiology toont aan dat de elektrische velden die worden opgewekt in stormen en kleinere tornado's, stofdeeltjes genaamd, kooldioxide en watermoleculen uit elkaar kunnen splitsen, waardoor ze kunnen hercombineren als waterstofperoxide of meer gecompliceerde superoxiden . Al deze oxidanten reageren gemakkelijk met en vernietigen andere moleculen, inclusief organische moleculen die met het leven zijn geassocieerd.
Een tweede artikel, in samenwerking met Delory, toont aan dat deze oxidanten tijdens een storm zulke concentraties nabij de grond zouden kunnen vormen en bereiken dat ze zouden condenseren tot vallende sneeuw, waardoor de bovenste grondlagen zouden worden verontreinigd. Volgens hoofdauteur Sushil K. Atreya van het Department of Atmospheric, Oceanic, and Space Sciences van de University of Michigan, zouden de superoxidanten niet alleen organisch materiaal op Mars kunnen vernietigen, maar ook het verlies van methaan uit de atmosfeer versnellen.
De co-auteurs van de twee artikelen zijn afkomstig van NASA Goddard Space Flight Center; de Universiteit van Michigan; Duke universiteit; de Universiteit van Alaska, Fairbanks; het SETI Instituut; Southwest Research Institute; de Universiteit van Washington, Seattle; en de universiteit van Bristol in Engeland.
Delory en zijn collega's hebben stofduivels in het zuidwesten van Amerika bestudeerd om te begrijpen hoe elektriciteit wordt geproduceerd bij dergelijke stormen en hoe de elektrische velden moleculen in de lucht zouden beïnvloeden - met name moleculen zoals die in de dunne atmosfeer van Mars.
"We proberen te kijken naar de kenmerken die een planeet bewoonbaar of onbewoonbaar maken, of dat nu is voor het leven dat zich daar heeft ontwikkeld of voor het leven dat we daarheen brengen", zei hij.
Op basis van deze onderzoeken gebruikten hij en zijn collega's plasmafysica-modellen om te begrijpen hoe stofdeeltjes die tegen elkaar wrijven tijdens een storm, positief en negatief worden geladen, net zoals statische elektriciteit zich opbouwt wanneer we over een tapijt lopen, of elektriciteit zich opbouwt in onweerswolken . Hoewel er geen aanwijzingen zijn voor blikseminslag op Mars, zou het elektrische veld dat wordt opgewekt wanneer geladen deeltjes zich scheiden in een stofstorm, de elektronen kunnen versnellen tot voldoende snelheden om moleculen uit elkaar te halen, vonden Delory en zijn collega's.
“Uit ons veldwerk weten we dat sterke elektrische velden worden opgewekt door stofstormen op aarde. Laboratoriumexperimenten en theoretische studies geven ook aan dat de omstandigheden in de atmosfeer van Mars daar ook tijdens stofstormen sterke elektrische velden zouden moeten produceren '', zegt co-auteur Dr. William Farrell van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md.
Aangezien waterdamp en koolstofdioxide de meest voorkomende moleculen in de atmosfeer van Mars zijn, zijn de meest waarschijnlijke ionen die gevormd worden waterstof, hydroxyl (OH) en koolmonoxide (CO). Een product van hun recombinatie zou volgens de tweede studie waterstofperoxide (H2O2) zijn. Bij voldoende hoge concentraties zou het peroxide condenseren tot een vaste stof en uit de lucht vallen.
Als dit scenario zich gedurende een groot deel van zijn geschiedenis op Mars afspeelde, had het opgehoopte peroxide in de grond de Viking-experimenten op zoek naar leven voor de gek kunnen houden. Terwijl de experimenten met gelabelde vrijgave en de gasuitwisseling op de landers gas detecteerden wanneer water en voedingsstoffen werden toegevoegd aan Marsgrond, vond het massaspectrometer-experiment van de landers geen organische stof.
Destijds suggereerden onderzoekers dat zeer reactieve verbindingen in de bodem, misschien waterstofperoxide of ozon, de metingen hadden kunnen produceren, waardoor de reactie van levende organismen werd nagebootst. Anderen suggereerden een mogelijke bron voor deze oxidanten: chemische reacties in de atmosfeer die worden gekatalyseerd door ultraviolet licht van de zon, dat intenser is vanwege de dunne atmosfeer van Mars. De voorspelde niveaus waren echter veel lager dan nodig was om de Viking-resultaten te produceren.
De productie van oxidanten door stofstormen en stofduivels, die op Mars veel voorkomen, zou voldoende zijn om de Viking-waarnemingen te veroorzaken, zei Delory. Dertig jaar geleden overwogen sommige onderzoekers de mogelijkheid dat stofstormen elektrisch actief zouden kunnen zijn, zoals de onweersbuien van de aarde, en dat deze stormen een bron zouden kunnen zijn van de nieuwe reactieve chemie. Maar dit was tot nu toe niet te testen.
"De aanwezigheid van peroxide kan het dilemma verklaren dat we met Mars hebben gehad, maar er is nog veel dat we niet begrijpen over de chemie van de atmosfeer en de bodem van de planeet", zei hij.
De theorie zou verder kunnen worden getest door een sensor voor een elektrisch veld die samenwerkt met een atmosferisch chemiesysteem op een toekomstige Mars-rover of lander, aldus de teamleden.
Het team bestaat uit Delory, Atreya, Farrell en Nilton Renno & Ah-San Wong van de University of Michigan; Steven Cummer van Duke University, Durham, N.C .; Davis Sentman van de University of Alaska; John Marshall van het SETI Institute in Mountain View, Californië; Scot Rafkin van het Southwest Research Institute in San Antonio, Texas; en David Catling van de Universiteit van Washington.
Het onderzoek werd gefinancierd door NASA's Mars Fundamental Research Program en door interne institutionele fondsen van NASA Goddard.
Oorspronkelijke bron: UC Berkeley News Release
