Az ExoMars TGO (Trace Gas Orbiter) keringőegység méréseiből kimutatták, hogyan keletkeznek a furcsán ,,könnyű” szén-monoxid molekulák a Mars légkörében. A megfigyelések szerint a szén-dioxid a napfény részecskéivel kölcsönhatva bomlik szét, a folyamat közben pedig kevesebb ,,nehéz” szenet tartalmazó szén-monoxid keletkezik. Az új eredmények egybevágnak azzal az elmélettel, hogy a napfény és komplex kémiai folyamatok kölcsönhatásából, nem pedig valamilyen biológiai folyamatból keletkeznek a szénalapú vegyületek (szerves anyagok) a Mars felszínén.

A Mars légköre könnyű szenet (12C, ami a Naprendszerben található szén java részét teszi ki) és nehéz szenet (13C izotóp: 12C egy extra neutronnal) is tartalmaz. Ezen izotópok relatív mennyiségét mérve sokat megtudhatunk egy adott környezet múltjáról és jelenéről. Rövid és hosszútávú folyamatok is befolyásolják ezt az arányt, beleértve például a vegyületek felbomlását a napfényben, elszökésüket a légkör felső rétegeiből az űrbe, kondenzálódásukat vagy párolgásukat, valamint azt is, hogy hogyan hozzák létre és fogyasztják el ezeket biológiai életformák.

Aoki Shohei (Tokiói Egyetem, BIRA-IASB) az új tanulmány szerzőjének elmondása szerint a szén-monoxid szénizotóp arányainak mérésével kideríthető, honnan származik egy bolygó szerves anyagkészlete, ami a Mars korábbi lakhatóságáról is árulkodik. A TGO keringőegység 2021-ben felmérte a marsi légköri vízpára ,,normál” és ,,nehéz” hidrogén arányát, hogy létrehozzanak egy ,,órát”, amivel nyomon követhető a bolygó vizének története és fejlődése. Az új kutatásban ugyanezzel a megközelítéssel vizsgálták a Mars légköri szén-monoxid készletét a TGO különösen érzékeny eszközeinek köszönhetően. Ehhez 2022 márciusa és áprilisa között nyolc keringés NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) adatait használták fel. A NOMAD követte a Nap sugarainak útját a Mars légkörében, így mutatták ki a jelenlevő gázok széntartalmát, mennyiségét és tulajdonságait.

A Mars Express nagyfelbontású sztereó kamerájának (HRSC) felvétele a Gale-kráterről. A színkódolás a kamera adataiból készített digitális domborzati modellen alapszik. (Forrás: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum))

Az új mérések a NASA Curiosity marsjáró tavalyi meglepő eredményeit segítenek magyarázni. A rover leszállóhelyén, a Gale-kráterben vizsgált 3,5 milliárd éves lerakatok közül több is meglepően kis mennyiségű nehéz szenet tartalmazott. A kutatók több lehetséges okot is felvetettek a csillagközi porfelhőkből időnként beérkező részecskéktől kezdve az ősi marsi mikrobák metán ,,böfögéséig”. A Földön hasonló körülmények gyakran valamilyen életformát jeleznek, mert számos biológiai folyamat a könnyebb szénizotópokat részesíti előnyben. Ueno Yuichiro társszerző szerint bármilyen olyan jelenség a Marson, ami az életre utal, mindig nagyon izgalmas, de az új eredmények sajnos másfelé mutatnak. Eszerint a marsi légköri szén-monoxidban és a Gale-kráterben tapasztalt nehéz szén hiány inkább kémiai folyamatok következménye.

A Mars légkörében található szén-dioxid molekulák kölcsönhatnak a napsugárzással és nehéz szénben szegény szén-monoxiddá esnek szét – hasonló a Föld légkörében is megfigyelhető. A kutatócsoport tagjai lemodellezték, hogyan befolyásolná ez a Mars szén-monoxid készleteit, az eredményeik pedig megegyeznek a NOMAD méréseivel. Az eredményeket, valamint a kapcsolódó tudományos publikációkat itt, itt és itt olvashatják el.

A marsi széntartalmú anyagok keletkezésének illusztrációja. A 12CO2 molekulákat könnyebben bontja le a Nap sugárzása, mint a 13CO2 molekulát, így 12C-ben gazdag CO keletkezik. A CO 12C izotópban gazdag szerves molekulákat alkot, amik összegyűlnek a felszínen. (Forrás: ESA)

Az eredmények összhangban vannak az elmélettel, hogy a korai Mars légköre szén-monoxidban gazdag volt és így keletkeztek a bolygó felszínén található szerves anyagok.

Az izotóparányok vizsgálata a teljes Univerzum vizsgálatában elterjedt módszer; tanulmányozhatók így például a Naprendszer égitestjei, vagy exobolygók is. A TGO két speciális eszközzel is fel van szerelve, amik a marsi légkör izotóparányait vizsgálják. A keringőegység igazi erőssége, hogy többféleképpen képes ugyanazt megmérni. A szénizotópokat különböző molekulákban a NOMAD és az ACS (Atmospheric Chemistry Suite) eszközzel is függetlenül mérik; sőt, az új eredmények egy másik kutatócsoport CO izotópméréseivel is egyeznek, amitől mindkét kutatás eredményei megbízhatóbbak.

Több különböző küldetés eredményeit kombinálva egyre több részletet tudhatunk meg a Mars történetéből. Amint megérkezik a keringőegység párja, az ExoMars Rosalind Franklin marsjáró, különleges fúrójának és tudományos laborjának köszönhetően még mélyebbre áshatunk majd szomszédos bolygónk fejlődéstörténetében.

Forrás: ESA