Các quan sát của TGO cho thấy rằng một quá trình diễn ra trong bầu khí quyển của sao Hỏa – nơi carbon dioxide bị phân tách bởi ánh sáng mặt trời – tạo thành carbon monoxide chứa ít carbon ‘nặng’ hơn chúng ta mong đợi.
Phát hiện này phù hợp với ý kiến cho rằng sự kết hợp giữa ánh sáng mặt trời và hóa chất phức tạp, chứ không phải sự sống, đã tạo ra các hợp chất dựa trên carbon (‘chất hữu cơ’) mà chúng ta thấy trên bề mặt sao Hỏa.
Truy tìm carbon của sao Hỏa
Mục lục
Bầu khí quyển của sao Hỏa chứa cả carbon nhẹ (carbon-12, chiếm phần lớn carbon trong Hệ Mặt trời) và carbon nặng (đồng vị carbon-13: nguyên tử carbon-12 có thêm neutron).
Việc đo lượng tương đối của các đồng vị này có thể tiết lộ rất nhiều điều về quá khứ và hiện tại của một môi trường. Nhiều quá trình, cả ngắn hạn và dài hạn, ảnh hưởng đến tỷ lệ này, bao gồm cách các chất phân tách dưới ánh sáng mặt trời, cách chúng thoát ra ngoài không gian từ các lớp trên cùng của bầu khí quyển, cách chúng ngưng tụ hoặc biến thành khí, và – thật thú vị – chúng tồn tại như thế nào được sản xuất và tiêu thụ bởi các dạng sống sinh học.
Hình ảnh màu thật của sao Hỏa được nhìn thấy bởi OSIRIS
Shohei Aoki thuộc Đại học Tokyo và Viện Hàng không Vũ trụ Hoàng gia Bỉ, đồng thời là tác giả chính cho biết: “Đo tỷ lệ đồng vị carbon trong carbon monoxide là một cách hiệu quả để hiểu nguồn gốc của chất hữu cơ trên hành tinh và tiết lộ lịch sử về khả năng sinh sống của sao Hỏa”. của một bài báo mới được xuất bản trong Tạp chí Khoa học Hành tinh.
“Vào năm 2021, TGO đã lập bản đồ tỷ lệ hydro ‘bình thường’ và ‘nặng’ trong hơi nước khí quyển của sao Hỏa để tạo ra một ‘đồng hồ bấm giờ’ để theo dõi lịch sử và sự tiến hóa của nước trên hành tinh. Chúng tôi hiện đã áp dụng phương pháp tương tự đối với carbon được tìm thấy trong carbon monoxide trong khí quyển của sao Hỏa, điều mà chúng tôi chỉ có thể làm được nhờ vào độ nhạy tinh tế của TGO và khả năng lập hồ sơ nhiều phân tử khác nhau.”
Shohei và các đồng nghiệp đã phân tích dữ liệu được thu thập trên tám quỹ đạo TGO từ tháng 3 đến tháng 4 năm 2022 bởi công cụ NOMAD (Nadir và Occultation for MARs Discovery) do Châu Âu dẫn đầu. NOMAD đã theo dõi khi các tia Mặt trời đi qua bầu khí quyển của Sao Hỏa, một viễn cảnh tiết lộ số lượng, đặc điểm nhận dạng và hàm lượng carbon của các loại khí hiện có.
Nguyên nhân hóa học
miệng núi lửa
Các phép đo carbon mới giúp làm sáng tỏ một phát hiện khó hiểu từ xe tự hành Curiosity của NASA vào năm ngoái.
Một số trầm tích 3,5 tỷ năm tuổi được Curiosity lấy mẫu tại địa điểm hạ cánh của nó, Miệng núi lửa Gale, chứa lượng carbon nặng thấp một cách đáng ngạc nhiên. Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một số nguyên nhân có thể xảy ra, từ các đám mây bụi giữa các vì sao đổ xuống sao Hỏa theo định kỳ cho đến các vi khuẩn cổ đại thải ra khí mê-tan. Trên Trái đất, sự cạn kiệt carbon nặng thường báo hiệu sự sống, vì một số quá trình sinh học ưu tiên sử dụng các đồng vị carbon nhẹ hơn.
Đồng tác giả Yuichiro Ueno của Tokyo Tech cho biết: “Bất kỳ hiện tượng nào trên sao Hỏa có thể do sự sống gây ra đều gây phấn khích, nhưng những phát hiện của chúng tôi chỉ ra một hướng khác. Trường đại học. “Thay vào đó, chúng tôi thấy rằng nguyên nhân gây ra sự suy giảm lượng carbon nặng nề được thấy trong cả khí carbon monoxide trong khí quyển của Sao Hỏa và trong Miệng núi lửa Gale có thể là do hóa chất.”
Các phân tử carbon dioxide trong bầu khí quyển của sao Hỏa tương tác với ánh sáng mặt trời và vỡ ra để tạo thành carbon monoxide bị cạn kiệt thành carbon nặng – điều mà chúng ta cũng thấy xảy ra trong bầu khí quyển của Trái đất.
Các nhà nghiên cứu đã mô hình hóa quá trình này sẽ ảnh hưởng đến carbon monoxide của sao Hỏa như thế nào và kết quả của họ phù hợp với những gì NOMAD thực sự nhìn thấy trên sao Hỏa. Những tính toán này được trình bày trong một bài báo đồng hành của Yoshida và cộng sự, cũng được xuất bản trong tạp chí Tạp chí Khoa học Hành tinh.
Làm thế nào vật liệu chứa carbon có thể được tạo ra trên sao Hỏa
Kết quả phù hợp với ý kiến cho rằng bầu khí quyển của sao Hỏa sơ khai rất giàu carbon monoxide và loại khí này chịu trách nhiệm hình thành chất hữu cơ nhìn thấy trên bề mặt hành tinh.
Sâu hơn bao giờ hết
Tàu quỹ đạo khí ExoMars Trace
Sử dụng tỷ lệ đồng vị là một cách được áp dụng rộng rãi để khám phá Vũ trụ; chúng ta có thể nghiên cứu các vật thể trong Hệ Mặt trời và vũ trụ, chẳng hạn như các ngoại hành tinh, theo cách này để làm sáng tỏ lịch sử và đặc tính của chúng.
Colin Wilson, nhà khoa học dự án Tàu quỹ đạo khí ExoMars Trace của ESA cho biết: “Hai công cụ tìm kiếm khí của TGO, NOMAD và Bộ Hóa học Khí quyển (ACS), đang thực hiện một công việc tuyệt vời là lập bản đồ tỷ lệ đồng vị trong bầu khí quyển của Sao Hỏa.
“Điểm mạnh thực sự trong các cuộc điều tra của TGO là chúng tôi có nhiều cách để đo lường cùng một thứ. Chúng tôi đang đo các đồng vị carbon trong các phân tử khác nhau bằng cả NOMAD và ACS một cách độc lập. Trên thực tế, các kết quả được báo cáo ở đây từ NOMAD phù hợp với các quan sát bổ sung và lập mô hình đồng vị CO của một nhóm khác sử dụng ACS, cũng được xuất bản trong tháng này – vì vậy điều này mang lại cho chúng tôi rất nhiều niềm tin vào kết quả.”
Những phát hiện của Shohei và các đồng nghiệp làm nổi bật bản chất hợp tác và bổ sung cho nhau trong các sứ mệnh khám phá Hệ Mặt trời của chúng ta. Chẳng hạn, kết quả TGO sẽ giúp các nhà khoa học giải thích kết quả từ sứ mệnh Khám phá Mặt trăng Sao Hỏa (MMX) sắp tới của Nhật Bản, nhiệm vụ này sẽ trả về các mẫu mặt trăng Phobos của Sao Hỏa.
Colin cho biết thêm: “Bằng cách kết hợp các quan sát từ nhiều nhiệm vụ, chúng tôi sẽ tiết lộ những chi tiết mới về lịch sử của sao Hỏa. “Dưới bề mặt sao hỏa, xe tự hành Rosalind Franklin sắp ra mắt của ESA sẽ giúp chúng tôi hiểu được bề mặt và chất hữu cơ của hành tinh. khả năng khoan và một phòng thí nghiệm khoa học vô song với bất kỳ sứ mệnh nào khác đang được phát triển.Chúng tôi sẽ có thể đào sâu hơn vào sao Hỏa hơn bao giờ hết.”
Ghi chú cho biên tập viên
“Sự suy giảm 13C trong CO trong bầu khí quyển của Sao Hỏa được đề xuất bởi ExoMars-TGO/NOMAD” của Aoki et al. được xuất bản trong Tạp chí Khoa học Hành tinh. Nghiên cứu này chủ yếu sử dụng dữ liệu từ công cụ NOMAD do Bỉ dẫn đầu. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/PSJ/acd32f
Mô hình hóa và các quan sát được hỗ trợ bởi các kết quả được trình bày trong một bài báo đồng hành:
- “Sự suy giảm mạnh 13C trong CO gây ra bởi quá trình quang phân CO2 trong khí quyển sao Hỏa được tính toán bằng mô hình quang hóa” của Yoshida et al. Bài báo này được xuất bản trong Tạp chí Khoa học Hành tinh (https://dx.doi.org/10.3847/PSJ/acc030).
Và nhất quán với các quan sát bổ sung và lập mô hình đồng vị CO của một nhóm sử dụng ACS:
Vui lòng liên lạc để biết thêm thông tin:
Quan hệ Truyền thông ESA
media@Khoa học