четверг, 26 марта 2015 г.

Curiosity исследует минеральные жилы, ученые нашли азот в марсианском грунте

Научная команда марсохода Curiosity с помощью инструмента для анализа проб марсианского грунта SAM, установленного на борту ровера, впервые обнаружила азот в грунте Красной планеты

При повторном анализе ранее полученных данных были выявлены нитраты в образцах песка и пыли с поверхности участка "Rocknest" и в каменистом порошке, добытым из аргиллитов бурением плиток "Джон Клейн" и "Камберленд" в низине Yellowknife Bay.

Работа марсохода на участке "Rocknest" (Каменное гнездо)
Отмечены места забора грунта с небольшого песчаного наноса "Rocknest Wind Drift" и скопление камней "Rocknest".  31 октября 2012 года, Sol 84
                  (NASA/JPL-Caltech/MSSS)


Азот был идентифицирован в форме оксида, который образовался вследствие распада нитратов во время нагревания проб марсианского грунта. Нитраты представляют собой класс молекул, которые содержат азот в форме, которая может быть доступна живым организмам.

Наряду с углеродом, азот имеет важное значение для всех известных видов жизни, так как он используется в строительных блоках более крупных молекул, таких как ДНК и РНК, которые кодируют генетические инструкции для жизни, он входит в состав белков (16-18 % по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др.

В составе живых клеток по числу атомов и по массовой доле азот занимает четвёртое место после водорода, углерода и кислорода. В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, "мёртвой органике" и дисперсном веществе морей и океанов. Азот также регулирует течение химических реакций.

Забор марсианского грунта в совок на участке "Rocknest" (Каменное гнездо)
17 октября 2012 года, Sol 71,  NASA/JPL-Caltech/MSSS

Образец из Rocknest представляет собой смесь пыли, принесенной из отдаленных регионов Марса, и, в большей степени, частиц грунта местного происхождения. Это говорит о том, что нитраты имеют широкое распространение на Красной планете.

Однако на Земле и на Марсе атмосферный азот (N2) инертен - его два атома связаны между собой настолько сильно, что они не реагируют с другими молекулами в обычных условиях. Атомы азота должны быть разделены или зафиксированы, чтобы они могли принимать участие в химических реакциях, необходимых для жизни.

На Земле некоторые организмы способны к фиксации атмосферного азота, и этот процесс имеет решающее значение для метаболической активности (обмена веществ).

Небольшое количество азота фиксируется в процессе энергетических явлений, таких как разряды молний, при которых температура достигает 25000 °C и более. При этом происходит образование различных оксидов азота.

Анион (NO3-), является источником фиксированного азота. Он может соединяться с различными другими атомами и молекулами. Этот класс химических веществ известен как нитраты.

Закат в районе Киммерийской земли (Terra Cimeria). Вид кратера Гейла со стороны Эолового плоскогорья (Aeolis Mensae). Диаметр кратера - свыше 150 километров, в центре находится конус осадочных пород высотой 5,5 километров - гора  Шарпа (Эолида). Кратер Гейла - место посадки MSL "Curiosity" 6 августа 2012 года
Иллюстрация NASA

Характерные особенности рельефа планеты, напоминающие сухие русла рек, осадочные породы, которые могли сформироваться только в присутствии жидкой воды, говорят о том, что окружающая среда на Четвертой планете когда-то была более благоприятной для обитания.

Но, по мнению ученых, нет никаких оснований полагать, что обнаруженные ими молекулы фиксированного азота имеют биогенное происхождение. Поверхность Марса негостеприимна для известных на сегодняшний день форм жизни.

Исследователи склоняются к выводу,что нитраты имеют древнее происхождение и, скорее всего, образовались в результате небиологических высокоэнергетических процессов, таких, как разряды молний, извержения вулканов и падения метеоритов в далеком прошлом Марса.

Команда Curiosity нашла доказательства того, что другие компоненты, необходимые для жизни, такие как жидкая вода и органические вещества, присутствовали на Марсе в кратере Гейла миллиарды лет назад.

Геологическая структура низины Yellowknife Bay
Отмечены точки бурения "John Klein" и "Cumberland" в самом нижнем слое уступа Sheepbed. Выше расположены уровни Gillespie Lake и далее обнажения Point Lake. Эти поверхности когда-то были заполнены осадочными породами, принесенными водными потоками с обода кратера Гейла. Здесь образовалась среда, благоприятная для микробной жизни. Каменистые породы были обнажены около 70 миллионов лет назад путем удаления наносных слоев в результате ветровой эрозии. На горизонте слева вверху - подножие горы Шарпа (направление юго-запад).  Sol 137, 24 декабря 2012 года
   NASA/JPL-Caltech/MSSS

По мнению ученых, аргиллиты - твёрдые, камнеподобные глинистые структуры - в низине Yellowknife Bay были сформированы отложениями осадочных пород на дне древнего озера.

Ранее планетологи привели доказательства существования здесь благоприятной среды обитания для микроорганизмов: пресная вода, ключевые химические элементы, необходимые для жизни, такие как углерод, и потенциальные источники энергии для поддержания обмена веществ.

В бортовой лаборатории марсохода образцы были нагреты до 1000С, и часть выделяющихся газов подверглась анализу. Различные азотсодержащие соединения были определены с помощью двух приборов: масс- спектрометра для идентификации молекул и газового хроматографа.

Именно здесь, на участках "Джон Клейн"- в конце февраля, и "Камберленд" - в мае 2013 года, был проведен первый подробный химический анализ образцов грунта и обнаружены следы серы, азота, водорода, кислорода, фосфора и углерода - химических элементов, косвенно подтверждающих возможность наличия благоприятной среды для микробной жизни, а также признаки воды, которая была ни слишком кислой и не чересчур соленой.
Иллюстрация NASA

Наряду с другими соединениями азота, приборы обнаружили его оксид (NO) в образцах из всех трех мест. Ученые полагают, что большая часть NO, вероятно, происходит из нитрата (NO3-), который разлагается при нагревании. Ученые укрепились во мнении, что нитраты действительно присутствуют на поверхности Марса,

Поверхность "Камберленд" после бурения. Ряд небольших отверстий - следы воздействия лазерного луча. Диаметр основной лунки - 1,6 см., глубина - 7см. Sol-281, 21 мая 2013 года
(NASA / JPL-Caltech / MSSS)

Некоторые вещества в устройстве SAM, например, следы земных загрязнений, могут также выделять азот при нагреве, но исследователи тщательно проанализировали результаты всех замеров и скорректировали количество нитратов с учетом потенциальных дополнительных источников.

Анализ показал, что посторонние примеси в инструментах марсохода не могут дать столь высокие уровни оксида азота и других его соединений, которые содержатся в образцах грунта, взятых на участках "Rocknest" (110 - 300 частей на миллионн, или ppm), "John Klein" (70 -260 ppm) и "Cumberland" (330 - 1100 ppm).

Эти количества сравнимы с уровнем нитратов, обнаруженных на Земле в засушливых местах, таких как пустыня Атакама в Южной Америке, и соответствуют гипотезе планетологов о неорганическом происхождении нитратов на Красной планете.

Серый каменистый порошок, взятый с глубины 7 см на плитке "John Klein"
NASA/JPL-Caltech/MSSS

Связанный азот вполне мог участвовать в примитивном круговороте на поверхности древнего Марса, обеспечивая биохимически доступный источник для жизни микробов.

Открытие, сделанное учеными, является еще одним доказательством существования благоприятной среды обитания для простейших форм жизни в далеком прошлом Красной планеты.

Работа группы исследователей во главе с Дженнифер Стерн, биохимиком из Центра космических полетов имени Годдарда NASA, была опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 23 марта этого года.

Между тем, несмотря на некоторые проблемы с рукой манипулятором, возникшими месяц назад, специалисты миссии MSL возобновили планирование научной деятельности в полном объеме. Марсоход вновь приступил к работе по изучению горных пород.

Положение марсохода на Sol 926-937, 15-26 марта 2015 года
Высота относительно места посадки - 70 метров, всего пройдено около 10,3 км
(NASA/JPL)

В настоящее время Curiosity продолжает исследовать подошву горы Шарпа на участке поверхности под названием "Garden City", изобилующей минеральными венами. Научная команда надеется обнаружить здесь горные осадочные породы с богатым содержанием органики.

Марсоход у "Garden City"
Справа - ложбина "Artist's Drive", которая лежит на запланированном маршруте ровера к более высоким склонам горы Шарпа; слева на горизонте - утес "Salsberry Peak"
(NASA/JPL)

 Участок Garden City представляет собой сложное переплетение минеральных жил светлых и темных тонов
(NASA/JPL)

Светлые и темные породы Garden City крупным планом
(NASA/JPL)

Погода в кратере Гейла на Sol 934 - 23 марта 2015 года: солнечно, атмосфера от -13С до -73С, поверхность от +9С до -75С, давление - 874Pa (6,56 мм), уровень ультрафиолетового излучения Солнца - очень высокий, светлое время суток - с 6:41 до 18:54, данных о ветре и влажности нет.

Источники: NASA/JPL, USGS, Raw ImagesREMS

По теме:
Обитаемость, тафономия и охота Curiosity за органическим углеродом
Тем не менее, глина - не единственный компонент, присущий обитаемости. Миссия MSL должна определить другие не менее важные составляющие: наличие воды, ключевые элементы строительных блоков жизни (в том числе углерод) и источник энергии...

Марсоход Curiosity сделал рентген в "Каменном Гнезде"

Марсоход Curiosity берет курс на Эолиду

Комментариев нет: