Как изотопный анализ помогает восстановить события на Красной планете?

N+1Наука

В марсианском углероде нашли экстремальный отрицательный изотопный сдвиг

Винера Андреева

Поверхность педимента Гринхью. Здесь была отобрана одна из проб с необычно большой отрицательной изотопной аномалией углерода. Мозаичное изображение, построенное из снимков, полученных камерой MastCam марсохода «Кьюриосити». NASA / Caltech-JPL / MSSS

Марсоход «Кьюриосити» обнаружил в метане, выделенном из проб осадочных пород кратера Гейл, высокую изменчивость изотопного состава углерода. При этом большинство измерений указывают на резко пониженное содержание углерода-13, особенно по отношению к современной марсианской атмосфере. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, авторы исследования предложили три возможных причины возникавших в прошлом крупных отрицательных аномалий изотопной сигнатуры углерода. Это фотолиз биогенного метана, фотохимическое восстановление атмосферной углекислоты и выпадение космической пыли при прохождении Солнечной системы через гигантское молекулярное облако.

Изотопный анализ позволяет реконструировать записанную в отложениях осадочных пород историю геохимических процессов на планете, в частности, судить об источниках органических соединений, таких как метан. Поэтому степень фракционирования стабильных изотопов углерода служит важным показателем того, как протекает глобальный углеродный цикл и какие факторы оказывают на него влияние. Изотопную сигнатуру, или подпись, изучаемого образца выражают через отношение содержания изотопов (для углерода — 13C/12C), а аномалии изотопного состава — с помощью величины δ13C, которая определяется как отношение разности между сигнатурами образца и эталона к сигнатуре эталона, исчисляемое в промилле. Аналогично вычисляются величины сдвигов изотопного состава для кислорода, азота, серы и других элементов.

Участок Эдинбург на поверхности педимента Гринхью, где марсоход «Кьюриосити» пробурил скважину для отбора пробы. Снимок, полученный с помощью камеры MAHLI. NASA/Caltech-JPL/MSSS
Скважина для отбора пробы, пробуренная марсоходом «Кьюриосити» на участке Эдинбург. Мозаичное изображение, построенное из снимков, полученных камерой MastCam. NASA/Caltech-JPL/MSSS

Фракционирование обусловлено различиями в энергии молекул, включающих разные изотопы. Оно может быть результатом множества процессов: испарения, растворения, диффузии, термического разложения при метаморфизме, изотопного обмена (для углерода — в карбонатной системе морской воды, для серы — между сульфидными фазами). Важнейший фактор фракционирования — метаболизм живых организмов (фото- и метанотрофов, сульфатредукторов), избирательно усваивающих легкий 12C, и захоронение мертвой органики. Углерод биогенного метана весьма существенно «облегчен» и обладает самой высокой степенью фракционирования — около -60 промилле.

Однако разделение изотопов происходит не только на Земле. Замечательную возможность изучить этот процесс в условиях Марса предоставляет кратер Гейл, внутри которого в рамках исследовательской миссии NASA «Марсианская научная лаборатория» (MSL) с 2012 года ведет работу марсоход «Кьюриосити». Он подтвердил, что в гесперийском периоде, около 3,6 миллиарда лет назад, кратер заполняла вода, показал, что не только стоячее озеро, но и водные потоки участвовали в формировании осадочных пород, подробно исследовал их стратиграфию и химический состав, обнаружив в них серу, хлор и органику.

Группа исследователей из США во главе с Кристофером Хаусом (Christopher H. House) провела с помощью инструментов «Кьюриосити» исследование изотопного состава углерода в осадочных отложениях различных формаций внутри кратера Гейл. Всего было проанализировано 24 образца. Пять из них — это озерно-аллювиальные аргиллиты, отобранные марсоходом из скважин на участке Камберленд в заливе Йеллоунайф; они относятся к группе формаций Брэдбери, подстилающей отложения горы Шарп (Эолида). Еще 15 образцов принадлежат к вышележащей группе Маунт-Шарп, в которой аргиллитовые отложения переслаиваются песчаниками. Три пробы происходят из несогласно перекрывающей ее эоловой формации Стимсон, образованной древними дюнами, и еще один образец представляет собой пробу песка, которую «Кьюриосити» добыл в современных дюнах Багнольд у подножия горы Шарп.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода Городские острова тепла вдвое снизили смертность людей из-за холода

Городской остров тепла снижает смертность населения от холода на 51,5 процента

N+1
«Моя веснянка»: история любви русской девушки и немецкого офицера «Моя веснянка»: история любви русской девушки и немецкого офицера

История любви Марии Васильевой и Отто Адама навсегда осталась в истории

Cosmopolitan
Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака

Какие биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний могут ускорять развитие рака

N+1
Для волос, ногтей, кожи и не только: почему на самом деле стоит пить коллаген Для волос, ногтей, кожи и не только: почему на самом деле стоит пить коллаген

Зачем нужно пить коллаген и как он влияет на наш организм?

Cosmopolitan
Тревожное исследование: ChatGPT убивает наше критическое мышление Тревожное исследование: ChatGPT убивает наше критическое мышление

Чем чрезмерное использование нейросетей крайне вредно для нашего мозга

ТехИнсайдер
Жаворонки против сов: что такое циркадные ритмы и как они работают Жаворонки против сов: что такое циркадные ритмы и как они работают

На что влияют циркадные ритмы и можно ли их настроить?

РБК
Коктейль со льдом Коктейль со льдом

Долгая дорога в самые отдалённые уголки северного острова

Robb Report
«Общность условий жизни — вот что необходимо для воспитания нового человека»: почему на заре СССР появились дома-коммуны «Общность условий жизни — вот что необходимо для воспитания нового человека»: почему на заре СССР появились дома-коммуны

В «машинах для жилья» власти воспитывали человека, который бы отбросил личное

VC.RU
Обыкновенные шакалы колонизировали Эстонию меньше чем за десять лет Обыкновенные шакалы колонизировали Эстонию меньше чем за десять лет

В последние десятилетия обыкновенные шакалы быстро расселяются по Европе

N+1
Реакция на серебро: почему второе место фигуристки Щербаковой важнее любого золота Реакция на серебро: почему второе место фигуристки Щербаковой важнее любого золота

Половина мира не верила в успех Ани Щербаковой, но она расставила всех по местам

Maxim
Помощь рядом Помощь рядом

Каждый третий человек хотя бы раз в месяц пользуется виртуальным помощником

GQ
Мы сами Мы сами

Как петербуржцы оберегают природу в историческом центре

Собака.ru
Жертвы монтажа: пять сцен из культовых фильмов, которые ты точно не видел Жертвы монтажа: пять сцен из культовых фильмов, которые ты точно не видел

Оказывается, в этих фильмах было и кое-что еще

Playboy
Почему возникает язва желудка, как ее распознать и чем она опасна Почему возникает язва желудка, как ее распознать и чем она опасна

Язва желудка вызывает сильные боли и ужасный дискомфорт

Cosmopolitan
Вся правда о гивах: реально ли выиграть и сколько на этом зарабатывают звезды Вся правда о гивах: реально ли выиграть и сколько на этом зарабатывают звезды

Гивы — сладкое слово для любителей так называемой халявы

Cosmopolitan
Настоящая причина, по которой человечество отказалось от дирижаблей Настоящая причина, по которой человечество отказалось от дирижаблей

Что может быть лучше летательных аппаратов легче воздуха?

Maxim
Сколь велик шанс, что вокруг — Матрица, а мы на самом деле живем в симуляции? Сколь велик шанс, что вокруг — Матрица, а мы на самом деле живем в симуляции?

«Гипотеза симуляции» — все вокруг реальность или симуляция?

Популярная механика
Запойные просмотры телевизора могут привести к проблемам с венами Запойные просмотры телевизора могут привести к проблемам с венами

Просмотр любимых сериалов не так уж полезен для вашего кровообращения

Популярная механика
Скрытые возможности браузера Google Chrome, о которых ты скорее всего не знаешь Скрытые возможности браузера Google Chrome, о которых ты скорее всего не знаешь

Ты даже не подозреваешь, что в любимом браузере полно тайных кнопок

Maxim
Электромагнитное излучение процессора выдало замаскированное вредоносное ПО Электромагнитное излучение процессора выдало замаскированное вредоносное ПО

Новый метод, позволяющий обнаружить работу вредоносного программного обеспечения

N+1
Другой разговор! Другой разговор!

Какую диету выбрать, чтобы держать себя в форме? И нужно ли вообще ее выбирать?

Лиза
7 фанатских теорий, которые переворачивают фильмы и сериалы с ног на голову 7 фанатских теорий, которые переворачивают фильмы и сериалы с ног на голову

Бран — Король Ночи, агент Смит — Избранный, что? Да!

Maxim
Как панды набирают вес, если едят только бамбук Как панды набирают вес, если едят только бамбук

Как панды набирают вес и переносят холодные зимы без спячки?

Популярная механика
Самые грустные и трогательные эпизоды комедийных сериалов Самые грустные и трогательные эпизоды комедийных сериалов

Когда трагедия идет рука об руку с комедией

Maxim
Почему важно есть киви: польза, противопоказания, мнения экспертов Почему важно есть киви: польза, противопоказания, мнения экспертов

Киви — внесезонная ягода, в которой есть витамины В, С, К, антиоксиданты

РБК
Пионерка Мэри Пикфорд: как девочка на весь СССР заявила, что мечтает о миллионах Пионерка Мэри Пикфорд: как девочка на весь СССР заявила, что мечтает о миллионах

Как письмо одной девочки в издании «Пионер» ошеломило весь СССР

Cosmopolitan
Главное – говори! Главное – говори!

Чулпан Хаматова празднует 15-летие фонда «Подари жизнь»

Harper's Bazaar
Российские археологи раскопали под Калининградом средневековое прусское поселение Российские археологи раскопали под Калининградом средневековое прусское поселение

Ученые подтвердили, что местные жители контактировали с населением Древней Руси

N+1
Мальдивы, Чили и озеро Текапо: 10 самых красивых мест на Земле с точки зрения науки Мальдивы, Чили и озеро Текапо: 10 самых красивых мест на Земле с точки зрения науки

10 точек на Земле, чья красота теперь доказана наукой

Forbes
Прогулка с котом по Эрмитажу... Прогулка с котом по Эрмитажу...

Путешествие по музею во времени и пространстве с котом-экскурсоводом

Караван историй
Открыть в приложении