Хотя Марс в настоящее время является холодной и сухой планетой, геологические данные свидетельствуют, что 3-4 миллиарда лет назад там существовала жидкая вода. Это с высокой долей вероятности означает наличие жизни. Теперь же исследователи из Университета Тохоку создали детальную модель, которая объясняет, как органика могла появиться в древней марсианской атмосфере.

Говоря про органическое вещество, ученые как правило подразумевают остатки живых существ, таких как растения и животные, или побочные продукты определенных химических реакций. В любом случае соотношение стабильных изотопов углерода (¹³C/¹²C), обнаруженное в органике, дает ценные подсказки об истории Красной планеты. Поэтому именно поиск этих элементов стал одной из ключевых целей марсианских экспедиций. Например, марсоход Curiosity (управляемый НАСА) обнаружил, что в органическом веществе, найденном в древних отложениях, необычно мало ¹³С. Также оказалось, что соотношение изотопов углерода в разных образцах значительно различается. Однако причина такой изменчивости оставалась загадкой.

Чтобы объяснить эти находки, исследовательская группа под руководством Сюнго Коямы, Тацуи Ёсиды и Наоки Тэрада из Университета Тохоку разработала модель эволюции марсианской атмосферы. Она была сосредоточена на формальдегиде (H₂CO), который, как ранее определили ученые, вполне мог вырабатываться в древней марсианской атмосфере. Причина такого выбора в том, что это вещество может образовывать сложные органические соединения, например сахара, которые необходимы для жизни. Другими словами, формальдегид может быть тем недостающим фактором, который мог бы объяснить аномальные значения образцов найденных марсоходом Curiosity. Это вещество также может быть признаком былой жизни.

Новый подход исследователей объединил фотохимическую и климатическую модели для оценки изменений соотношения изотопов углерода в марсианском формальдегиде за 3-4 миллиарда лет. Выяснилось, что уменьшение доли ¹³C происходит за счет разложения CO₂ под воздействием ультрафиолета. Исследование также показало, что доли разных изотопов углерода варьировались в зависимости от таких факторов, как атмосферное давление, количество света, отраженного поверхностью планеты, соотношение CO и CO₂ и объем водорода, выделяемого в результате вулканической активности.

Это открытие указывает на то, что формальдегид способствовал образованию органического вещества на древнем Марсе, а значит, на планете могли производиться такие биологически важные молекулы, как сахара и рибоза (компонент РНК, который присутствует во всех живых клетках).

Эти выводы были опубликованы в журнале Scientific Reports.