Het leven floreerde misschien in de begindagen van Mars, en leidde zelfs tot klimaatverandering die de ondergang veroorzaakte

Als er ooit leven op Mars was geweest – dat is “als” – zouden de omstandigheden tijdens de kindertijd van de planeet dit waarschijnlijk hebben ondersteund, volgens een onderzoek van onderzoekers van de Universiteit van Arizona.

Zeer droog en koel, met pluizig sfeerTegenwoordig is het uiterst onwaarschijnlijk dat Mars enige vorm van leven op het oppervlak in stand zal houden. Maar 4 miljard jaar geleden was de kleinere rode buur van de aarde misschien meer geschikt geweest, volgens de studie gepubliceerd in natuurlijke astronomie.

De meeste Mars-experts zijn het erover eens dat de planeet begon met een veel dichtere atmosfeer dan nu. rijk aan Kooldioxide en waterstof, heb je misschien gecreëerd gematigd klimaat die het water laten stromen, misschien? microbieel leven om te gedijen, volgens Regis Ferrier, een professor in de Arizona Department of Ecology and Evolutionary Biology en een van de twee senior auteurs van het artikel.

Ferrier zegt dat de auteurs niet beweren dat er leven bestond op het vroege Mars, maar als dat wel het geval was, “toont onze studie aan dat het vroege ondergrondse Mars zeer waarschijnlijk bewoonbaar was voor methaangenererende microben.”

Deze microben, die aan kracht winnen door chemische energie uit hun omgeving te verschuiven en methaan vrij te geven in de vorm van a nutteloos product, zijn bekend in extreme habitats op aarde, zoals hydrothermale ventilatieopeningen langs scheuren in de oceaanbodem. Daar ondersteunen ze hele ecosystemen die zijn aangepast aan overweldigende waterdruk, bijna-vriestemperaturen en volledige duisternis.

Het onderzoeksteam testte een hypothetisch scenario voor een opkomend Mars-ecosysteem met behulp van ultramoderne modellen van de Mars-korst, atmosfeer en klimaat, samen met een ecologisch model voor een gemeenschap van aardachtige microben die koolstofdioxide en waterstof metaboliseren.

Op aarde is de meeste waterstof beperkt tot water en wordt het niet vaak alleen aangetroffen, behalve in geïsoleerde omgevingen zoals hydrothermale ventilatieopeningen. De overvloed in de atmosfeer van Mars had ongeveer 4 miljard jaar geleden echter kunnen voorzien in een ruime toevoer van energie voor methaangenererende microben, in een tijd dat de omstandigheden gunstiger waren voor het leven, suggereren de auteurs. Ferrier zei dat de vroege Mars heel anders zou zijn geweest dan wat het nu is, neigt naar warmte en vocht in plaats van koud en droog, dankzij grote concentraties waterstof en koolstofdioxide – beide krachtige broeikasgassen die warmte vasthouden in de atmosfeer.

“We denken dat Mars destijds waarschijnlijk een beetje koeler was dan de aarde, maar niet zo koud als nu, met gemiddelde temperaturen die waarschijnlijk boven het vriespunt van water zweven”, zei hij. Terwijl de huidige planeet Mars is beschreven als: ijsblokje Bedekt met stof, stellen we ons de vroege Mars voor als een rotsachtige planeet met een poreuze korst, gedrenkt in vloeibaar water dat waarschijnlijk meren en rivieren was, en misschien zelfs zeeën of oceanen.”

Hij voegde eraan toe dat dit water zeer zout was, volgens spectroscopische metingen van blootgestelde rotsen op het oppervlak van Mars.

Om de omstandigheden te simuleren die vroege levensvormen op Mars zouden tegenkomen, pasten de onderzoekers modellen toe die temperaturen aan het oppervlak en in de korst voorspellen voor een bepaalde samenstelling van de atmosfeer. Vervolgens combineerden ze deze gegevens met het ecosysteemmodel dat ze hadden ontwikkeld om te voorspellen of en hoe biologische groepen in de loop van de tijd in hun lokale omgeving zouden kunnen overleven.

“Toen we ons model eenmaal hadden geproduceerd, hebben we het in de korst van Mars gebruikt – figuurlijk gesproken”, zei de eerste auteur van de krant, Boris Soteri, een voormalig postdoctoraal fellow in de groep van Ferrier en nu een postdoctoraal fellow aan de Sorbonne in Parijs. “Hierdoor konden we de aannemelijkheid van de ondergrondse Mars-biosfeer beoordelen. En als zo’n biosfeer bestond, hoe zou deze dan de chemie van de Mars-korst hebben gewijzigd en hoe deze processen in de korst de chemische samenstelling van de atmosfeer zouden beïnvloeden.”

“Ons doel was om een ​​model te maken van de korst van Mars met een mengsel van rotsen en zout waterLaat de gassen uit de atmosfeer in de aarde diffunderen en kijk of de methanogenen daarmee kunnen samenleven, zei Ferrier, die een gezamenlijke aanstelling heeft aan de Université de Sciences Paris en Lettres in Parijs. En het antwoord is, in het algemeen, ja, deze microben kunnen de kost verdienen in de korst van de planeet.”

De onderzoekers gingen vervolgens op zoek naar een intrigerende vraag: als het leven ondergronds bloeide, hoe diep zou je dan moeten gaan om het te vinden? Het had voor de atmosfeer van Mars kunnen zorgen chemische energie Soteri legde uit dat organismen nodig hebben om te gedijen – in dit geval waterstof en koolstofdioxide.

“Het probleem is dat het zelfs in het begin van Mars erg koud was op het oppervlak, dus microben moesten dieper de aardkorst in om temperaturen te vinden die geschikt waren voor bewoning,” zei hij. “De vraag is hoe diep de biologie het juiste compromis moet bereiken tussen temperatuur en de beschikbaarheid van moleculen uit de atmosfeer die ze nodig hebben om te groeien? We ontdekten dat de microbiële gemeenschappen in onze modellen het gelukkigst zouden zijn geweest in de bovenste paar honderd meter .”

Door hun model aan te passen om rekening te houden met hoe processen die boven en onder de grond plaatsvinden, elkaar beïnvloeden, waren ze in staat om de klimaatfeedback te voorspellen van verandering in atmosferische samenstelling veroorzaakt door de biologische activiteit van deze microben. In een verrassende wending onthulde de studie dat hoewel het oude leven op Mars aanvankelijk bloeide, chemische reacties uit de atmosfeer een wereldwijde afkoeling van de planeet zouden hebben veroorzaakt, waardoor het oppervlak uiteindelijk onbewoonbaar zou worden en het leven dieper en dieper ondergronds zou worden gedreven, mogelijk tot uitsterven.

“Volgens onze resultaten was de atmosfeer van Mars zeer snel volledig veranderd door biologische activiteit, binnen enkele tien- of honderdduizenden jaren”, zei Suteri. “Door waterstof uit de atmosfeer te verwijderen, hebben de microben het klimaat op de planeet drastisch afgekoeld.”

Het oppervlak van het vroege Mars werd al snel ijzig als gevolg van biologische activiteit. Met andere woorden, klimaatverandering veroorzaakt door het leven op Mars kan ertoe hebben bijgedragen dat het oppervlak van de planeet veel eerder onbewoonbaar is geworden.

“Het probleem dat deze microben toen zouden hebben, was dat de atmosfeer van Mars in feite verdween en volledig zwak werd, dus hun energiebron had kunnen verdwijnen en ze moesten een alternatieve energiebron vinden,” zei Souteri. “Bovendien zou de temperatuur dramatisch zijn gedaald en hadden ze dieper de aardkorst in moeten gaan. Op dit moment is het erg moeilijk om te zeggen hoe lang Mars bewoonbaar had kunnen blijven.”

Toekomstige Mars-verkenningsmissies kunnen antwoorden bieden, maar volgens de auteurs blijven er uitdagingen. Terwijl ze bijvoorbeeld Hellas Planitia, een enorme vlakte gevormd door de inslag van een grote komeet of asteroïde heel vroeg in de geschiedenis van Mars, hebben geïdentificeerd als een bijzonder veelbelovende plek voor het zoeken naar bewijs van vorig leven, genereert de topografie van de plek een aantal van de De dodelijkste stofstormen op Mars, die de regio te riskant zouden kunnen maken om door een autonoom voertuig te worden verkend.

Maar zodra mensen Mars beginnen te verkennen, kunnen dergelijke sites weer op de shortlist staan ​​voor toekomstige missies naar de planeet, zei Souteri. Voorlopig richt het team zijn onderzoek op de moderne planeet Mars. NASA’s Curiosity-rover en de Mars Express-satelliet van het European Space Agency hebben verhoogde niveaus van methaan in de atmosfeer gedetecteerd, en hoewel dergelijke mutaties het gevolg kunnen zijn van andere processen dan microbiële activiteit, biedt het de intrigerende mogelijkheid dat levensvormen zoals methanogenen mogelijk zijn. Ze hebben het overleefd in geïsoleerde zakken op het oppervlak van Mars, in de diepten van de aarde – oases van buitenaards leven in een vijandige wereld.