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

Нечеловеческим животным отказали в чувстве справедливости Нечеловеческим животным отказали в чувстве справедливости

Ученые не обнаружили у животных непринятия несправедливости

N+1
О спорт, ты сон О спорт, ты сон

Поднять себя в 6 утра на тренировку или поспать подольше?

Men’s Health
Мутации определяют ход биологических часов организма Мутации определяют ход биологических часов организма

Биологический возраст организма определяется накоплением случайных мутаций

ТехИнсайдер
GoPro, литий, зеленая экономика: пять перспективных новых акций на «СПБ Бирже» GoPro, литий, зеленая экономика: пять перспективных новых акций на «СПБ Бирже»

На бумаги каких пяти компаний стоит обратить внимание инвесторам?

Forbes
Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке

Главные достижения феминисток за последние 25 лет

Forbes
Полетели Полетели

Инновационный центр «Бирюч» представил новый проект беспилотного аэротакси

Популярная механика
Злой тостер и ужас Греты Тунберг. Что иностранцы думают о российских авто Злой тостер и ужас Греты Тунберг. Что иностранцы думают о российских авто

Про русские машины охотно снимают ролики европейские блогеры и автожурналисты

РБК
Вера Рубин: история первой женщины, открывшей темную материю Вера Рубин: история первой женщины, открывшей темную материю

Кто такая Вера Рубин и что она сделала для астрофизики?

Популярная механика
Поднебесные создания Поднебесные создания

Прошло всего полгода после Токио — и вот уже открываются новые Олимпийские игры

GQ
Диетолог назвала 5 продуктов, которые заменят кофе и помогут оставаться бодрыми и продуктивными Диетолог назвала 5 продуктов, которые заменят кофе и помогут оставаться бодрыми и продуктивными

Эти продукты помогут поддерживать высокий уровень энергии и сконцентрированности

Inc.
За закрытыми дверями: как мы соглашаемся с насилием и распространяем его дальше За закрытыми дверями: как мы соглашаемся с насилием и распространяем его дальше

Отрывок из книги «За закрытыми дверями» о домашнем насилии

Forbes
6 самых ярких книг 2021 года 6 самых ярких книг 2021 года

Самые интересные книги 2021 года

Cosmopolitan
10 самых необычных случаев страхования: кто-то страхует свой член, а кто-то себя целиком... от нападения пришельцев 10 самых необычных случаев страхования: кто-то страхует свой член, а кто-то себя целиком... от нападения пришельцев

Самые необычных случаев страхования

Playboy
«Обычно думают, что надо рекламировать только дрянь — хорошая вещь и так пойдёт»: как родилась ранняя советская реклама «Обычно думают, что надо рекламировать только дрянь — хорошая вещь и так пойдёт»: как родилась ранняя советская реклама

Реклама в начале СССР: Маяковский писал слоганы, а Родченко рисовал плакаты

VC.RU
Аэробатика: взгляд из самолёта, выполняющего фигуры высшего пилотажа Аэробатика: взгляд из самолёта, выполняющего фигуры высшего пилотажа

Как летчики выполняют фигуры пилотажа?

Популярная механика
Наоми Осака, сестры Уильямс, Симона Байлз: самые высокооплачиваемые спортсменки мира Наоми Осака, сестры Уильямс, Симона Байлз: самые высокооплачиваемые спортсменки мира

Совокупный годовой доход десяти самых высокооплачиваемых спортсменок — $167 млн

Forbes
Почему не стоит брать смартфон с 1 или 2 Гбайт оперативной памяти? Почему не стоит брать смартфон с 1 или 2 Гбайт оперативной памяти?

Почему 1-2 Гбайт оперативки в телефоне — слишком мало?

CHIP
Молекулярно-генетическая экспертиза: как ловят маньяков Молекулярно-генетическая экспертиза: как ловят маньяков

Что такое генетический портрет человека и как он помогает ловить преступников?

Популярная механика
Накопление пластика в Средиземноморье связали с его размером и миграцией из других районов Накопление пластика в Средиземноморье связали с его размером и миграцией из других районов

Группа греческих и итальянских ученых смоделировала накопление микропластика

N+1
Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма Гонка за орбитальный кинематограф: съемка фильма

Россия первой в мире сняла на орбите художественный фильм

Популярная механика
Скучают ли кошки, когда остаются одни? Вот что говорят ученые Скучают ли кошки, когда остаются одни? Вот что говорят ученые

Существует стереотип, что кошки отлично справляются с разлукой. Так ли это?

Cosmopolitan
Как изменилась пухлая дочь Габи из «Отчаянных домохозяек» — не поверишь глазам! Как изменилась пухлая дочь Габи из «Отчаянных домохозяек» — не поверишь глазам!

Как сейчас выглядит дочка Габи из «Отчаянных домохозяек»?

Cosmopolitan
Не стой у себя на пути: почему работа не должна влиять на самооценку Не стой у себя на пути: почему работа не должна влиять на самооценку

Отрывок из книги «Не стой у себя на пути» — как избавиться от ложных установок

Forbes
Почему запрет рекламы молочных смесей не поможет сделать детей здоровыми Почему запрет рекламы молочных смесей не поможет сделать детей здоровыми

На какие аспекты материнства стоит обратить внимание депутатам?

Forbes
Откуда взялся «налог на вклады больше миллиона» и кому придется его платить Откуда взялся «налог на вклады больше миллиона» и кому придется его платить

Объясняем на пальцах, сколько денег и за что отдадут рачительные вкладчики

Maxim
Важные вещи, которых не хватает на планете, а ты и не подозревал Важные вещи, которых не хватает на планете, а ты и не подозревал

Подборка дефицитных вещей, без которых пандемия покажется цветочками

Maxim
Что делать, если начинаешь заболевать: 6 проверенных шагов, чтобы не разболеться Что делать, если начинаешь заболевать: 6 проверенных шагов, чтобы не разболеться

Как поймать болезнь на ранней стадии?

Cosmopolitan
Как бороться с сезонным аффективным расстройством? Как бороться с сезонным аффективным расстройством?

Как справиться с сезонной хандрой?

Популярная механика
Как притянуть удачу Как притянуть удачу

5 лайфхаков, чтобы настроить линию судьбы

Лиза
Проклятый старый дом: 5 самых зловещих особняков России Проклятый старый дом: 5 самых зловещих особняков России

Думаешь, приведения живут только в американском кинематографе? Как бы не так

Cosmopolitan
Открыть в приложении