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

Выдр уличили в охоте на пингвинов Выдр уличили в охоте на пингвинов

Ученые зафиксировали нападения выдр на пингвинов в ЮАР

N+1
Мода, наркотики, йога: как менялась внешность Кейт Мосс за последние 30 лет Мода, наркотики, йога: как менялась внешность Кейт Мосс за последние 30 лет

Как менялась внешность культовой модели Кейт Мосс 1990-х за последние 30 лет

Cosmopolitan
Уязвимое место: почему колени так часто травмируются Уязвимое место: почему колени так часто травмируются

Почему колени — такое болезненное и уязвимое место в теле человека?

ТехИнсайдер
Камень на камень Камень на камень

Фантазия природы богата так, как человеку и не снилось

Вокруг света
Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем

Какие необычные позиции появились в российских компаниях за последние пару лет

Forbes
Топ-10 YouTube-блогеров, которые заработали больше всего денег в 2021 году Топ-10 YouTube-блогеров, которые заработали больше всего денег в 2021 году

Рейтинг самых высокооплачиваемых блогеров 2021 года

Популярная механика
Удивительная история одноместного персонального вертолета 1950-х годов De Lackner HZ-1 Удивительная история одноместного персонального вертолета 1950-х годов De Lackner HZ-1

Без скепсиса смотреть на этот гибрид газонокосилки и вертолета невозможно

Maxim
Адаптивная оптика: как рассмотреть звёзды на небе? Адаптивная оптика: как рассмотреть звёзды на небе?

Россыпь звезд, будто подмигивающих наблюдателю, выглядит очень романтично

Популярная механика
Мороженое и экскаватор: детские шалости, которые обошлись родителям слишком дорого Мороженое и экскаватор: детские шалости, которые обошлись родителям слишком дорого

Не оставляйте детей без присмотра!

Playboy
Евгений Водолазкин о смерти, библиотеках, современных читателях и писательском таланте Евгений Водолазкин о смерти, библиотеках, современных читателях и писательском таланте

В чем магия писателя Евгения Водолазкина?

СНОБ
Тасманийские дьяволы оказались разборчивыми падальщиками Тасманийские дьяволы оказались разборчивыми падальщиками

Большинство тасманийских дьяволов придерживаются довольно узкого рациона

N+1
Что говорит характер кошек об их владельцах? Что говорит характер кошек об их владельцах?

Как на личность кошки влияет характер её владельца?

Cosmopolitan
Взвешенный подход Взвешенный подход

Новые теоретические и практические основы похудения

Men’s Health
Почему Jeep Wrangler Rubicon — идеальная машина для зимней городской езды Почему Jeep Wrangler Rubicon — идеальная машина для зимней городской езды

Трехдверный Wrangler — фан-кар или настоящий внедорожник?

Maxim
Каковы ваши шансы выиграть в лотерее? Каковы ваши шансы выиграть в лотерее?

Лотерейный билет — это шанс выиграть большие деньги или очередная ловушка?

Популярная механика
Капитализм сбился с пути: почему нечистоплотные бизнесмены всегда терпят крах Капитализм сбился с пути: почему нечистоплотные бизнесмены всегда терпят крах

Отрывок из книги «Этичный капиталист» — почему отношение к сотрудникам так важно

Forbes
Сколько калорий нужно съедать в день, чтобы похудеть Сколько калорий нужно съедать в день, чтобы похудеть

Сокращение калорий может стать эффективным способом снижения веса

Cosmopolitan
Настройки яркости Настройки яркости

7 способов прокачать в себе харизму

Лиза
Москва, которой не было Москва, которой не было

Великие архитектурные проекты, оставшиеся только на бумаге

Культура.РФ
Витает в воздухе Витает в воздухе

Творческий путь архитекторов из японского бюро SANAA

AD
Как поставить апостроф на клавиатуре и даже без нее? 3 простых способа Как поставить апостроф на клавиатуре и даже без нее? 3 простых способа

Несколько простых способов размещения апострофа

CHIP
Кто пришел на смену Пуаро и Шерлоку Холмсу: 15 лучших детективов ХХI века Кто пришел на смену Пуаро и Шерлоку Холмсу: 15 лучших детективов ХХI века

О чем пишут самые известные авторы детективов в ХХI веке?

Forbes
Принц без коня и короны: как узнать и не пропустить настоящую любовь Принц без коня и короны: как узнать и не пропустить настоящую любовь

Понять, твой ли это человек, можно по нескольким признакам

Cosmopolitan
Все, кроме тебя: что такое синдром упущенной выгоды (FOMO) и почему не стоит ему поддаваться Все, кроме тебя: что такое синдром упущенной выгоды (FOMO) и почему не стоит ему поддаваться

Как противостоять синдрому упущенной выгоды?

Esquire
Миллиардер Борис Йордан — Forbes: «Многие инвесторы боятся, что будут санкции» Миллиардер Борис Йордан — Forbes: «Многие инвесторы боятся, что будут санкции»

Интервью с пионером российского инвестиционного рынка Борисом Йорданом

Forbes
12 продуктов, в которых содержится много железа 12 продуктов, в которых содержится много железа

Восполнить недостаток железа помогут продукты из нашего списка

Cosmopolitan
Макар Запорожский: «Жаль тратить время на социальные сети» Макар Запорожский: «Жаль тратить время на социальные сети»

Разговор с Макаром Запорожским о футболе, хоккее и человеческих слабостях

Cosmopolitan
5 причин купить индукционную варочную поверхность, а не электрическую 5 причин купить индукционную варочную поверхность, а не электрическую

5 поводов остановить свой выбор именно на "индукционке"

CHIP
Как правильно ставить цели на новый год Как правильно ставить цели на новый год

Как ставить цели так, чтобы точно их достичь?

Maxim
5 ошибок основателя академии «Время в порядке» Анны Всехсвятской 5 ошибок основателя академии «Время в порядке» Анны Всехсвятской

О самых запомнившихся ошибках, стоивших времени, денег, отношений и нервов

Inc.
Открыть в приложении