Японские планетологи рассчитали, в каких районах древнего Марса с неба выпадало больше всего формальдегида — простого вещества, из которого в воде могут образовываться сахара и аминокислоты. Оказалось, что его распределение по планете почти целиком определял климат. Больше всего формальдегида получали влажные регионы, северный океан и склоны крупных вулканических возвышенностей, где часто шли дожди. Исследование ученых из Института науки Токио, Университета Тохоку и других организаций опубликовано в The Planetary Science Journal.
Сегодня Марс холодный и сухой, но 3,8–3,6 млрд лет назад на нем, по всей видимости, периодически наступали теплые и влажные эпохи. Одной из причин потепления могли быть выбросы водорода, который поступал в атмосферу при падении метеоритов, извержениях вулканов и химических реакциях в горных породах. В такой атмосфере под действием солнечного ультрафиолета образуется формальдегид. С дождем он попадает на поверхность и в водоемы, где может превращаться в более сложные органические соединения. Ранее эту гипотезу проверяли на упрощенных моделях, которые давали только средние значения для всей планеты.
Авторы новой работы объединили химическую модель атмосферы с глобальной климатической моделью древнего Марса. Они исходили из того, что атмосфера планеты была в два раза плотнее земной, состояла в основном из углекислого газа и содержала 6% водорода. Расчеты показали, что количество формальдегида, выпадающего на поверхность, в разных районах различалось примерно в 100 раз. Главную роль играл водяной пар. Во влажном воздухе ультрафиолет активнее разрушает молекулы воды, и это запускает цепочку реакций, в которой образуется формальдегид. Кроме того, там чаще идут дожди, которые переносят вещество на поверхность. Снег, по расчетам, почти не участвовал в этом процессе, ведь снежинки удерживают формальдегид в 10–100 раз хуже дождевых капель.
В результате северное полушарие, бóльшую часть которого тогда, вероятно, занимал океан, получало в несколько раз больше формальдегида, чем южное. Максимальные значения модель показала в районах вулканических возвышенностей Фарсида и Элизий. Там воздух, поднимаясь по склонам, охлаждался и проливался дождями, а количество выпадающего формальдегида достигало примерно 50 мг на квадратный метр в год, в десять раз больше среднего по планете.
Ученые также оценили, сколько формальдегида получали места посадки марсоходов. В кратере Гейл, где Curiosity нашел органические соединения в древних осадочных породах, и в кратере Езеро, где Perseverance зафиксировал признаки таких соединений, значения оказались ниже среднего. По мнению авторов, это значит, что даже умеренного притока из атмосферы было достаточно, чтобы внести вклад в образование органических веществ. При этом горы к югу от кратера Гейл получали много формальдегида, и реки с подземными водами могли переносить его в кратер. Одним из самых богатых районов модель назвала место посадки китайского марсохода «Чжужун», однако у него нет приборов для поиска органики.
Исследователи подчеркивают, что их расчеты показывают, сколько формальдегида поступало на поверхность, но не то, сколько его могло сохраниться до наших дней. Проверить выводы, по их словам, помогут будущие миссии. Если сравнить органику из районов с высоким и низким притоком формальдегида, можно будет понять, какая ее часть имеет атмосферное происхождение. Для поиска следов древней химической эволюции и, возможно, зарождения жизни авторы предлагают выбирать низины рядом с постоянно влажными регионами. Там формальдегид мог накапливаться и концентрироваться при испарении воды.
