Penelitian baru menunjukkan bahwa badai debu di planet Mars dapat menciptakan salju bahan kimia korosif yang beracun bagi kehidupan. Unsur-unsur itu kemudian dapat berubah menjadi molekul hidrogen peroksida, dan jatuh ke tanah sebagai salju yang akan menghancurkan molekul organik yang terkait dengan kehidupan. Bahan kimia beracun ini mungkin terkonsentrasi di lapisan atas tanah Mars, mencegah kehidupan bertahan hidup.
Badai debu di seluruh planet yang secara berkala menyelubungi Mars dalam mantel merah mungkin menghasilkan salju dari bahan kimia korosif, termasuk hidrogen peroksida, yang akan menjadi racun bagi kehidupan, menurut dua studi baru yang diterbitkan dalam edisi terbaru dari jurnal Astrobiology .
Berdasarkan studi lapangan di Bumi, percobaan laboratorium dan pemodelan teoritis, para peneliti berpendapat bahwa bahan kimia pengoksidasi dapat dihasilkan oleh listrik statis yang dihasilkan dalam awan debu yang berputar-putar yang sering mengaburkan permukaan selama berbulan-bulan, kata University of California, Berkeley, fisikawan Gregory T Delory, penulis pertama dari salah satu makalah. Jika bahan kimia ini telah diproduksi secara teratur selama 3 miliar tahun terakhir, ketika Mars mungkin sudah kering dan berdebu, akumulasi peroksida di permukaan tanah bisa dibangun ke tingkat yang akan membunuh "kehidupan seperti yang kita tahu," katanya.
"Jika benar, ini sangat memengaruhi interpretasi pengukuran tanah yang dilakukan oleh pendarat Viking pada 1970-an," kata Delory, seorang peneliti senior di Laboratorium Ilmu Luar Angkasa UC Berkeley. Tujuan utama misi Viking, terdiri dari dua pesawat ruang angkasa yang diluncurkan oleh NASA pada tahun 1975, adalah menguji tanah merah Mars untuk tanda-tanda kehidupan. Pada tahun 1976, kedua pendarat di pesawat ruang angkasa itu mendarat di permukaan Mars dan melakukan empat tes terpisah, termasuk beberapa yang melibatkan penambahan nutrisi dan air ke tanah dan menghirup produksi gas, yang bisa menjadi pertanda mikroorganisme hidup.
Tes tidak meyakinkan karena gas hanya diproduksi sebentar, dan instrumen lain tidak menemukan jejak bahan organik yang akan diharapkan jika ada kehidupan. Hasil ini lebih menunjukkan reaksi kimia daripada keberadaan kehidupan, kata Delory.
"Juri masih belum memastikan apakah ada kehidupan di Mars, tetapi jelas bahwa Mars memiliki kondisi reaktif yang sangat kimiawi di dalam tanah," katanya. "Mungkin saja ada efek korosif jangka panjang yang akan berdampak pada awak dan peralatan karena oksidan di tanah dan debu Mars."
Secara keseluruhan, katanya, "paparan ultraviolet yang intens, suhu rendah, kurangnya air dan oksidan di tanah akan membuat mikroba sulit untuk bertahan hidup di Mars."
Artikel oleh Delory dan rekan-rekannya yang muncul dalam edisi Juni dari Astrobiology menunjukkan bahwa medan listrik yang dihasilkan dalam badai dan tornado yang lebih kecil, yang disebut setan debu, dapat memecah karbon dioksida dan molekul air terpisah, memungkinkan mereka untuk bergabung kembali sebagai hidrogen peroksida atau superoksida yang lebih rumit . Semua oksidan ini bereaksi dengan mudah dan menghancurkan molekul lain, termasuk molekul organik yang berhubungan dengan kehidupan.
Makalah kedua, yang ditulis bersama oleh Delory, menunjukkan bahwa oksidan ini dapat membentuk dan mencapai konsentrasi sedemikian dekat tanah selama badai sehingga mereka akan mengembun menjadi salju yang jatuh, mencemari lapisan atas tanah. Menurut penulis utama Sushil K. Atreya dari Departemen Atmospheric, Oceanic, and Space Sciences di University of Michigan, superoxidants tidak hanya dapat menghancurkan bahan organik di Mars, tetapi mempercepat hilangnya metana dari atmosfer.
Penulis kedua makalah ini dari NASA Goddard Space Flight Center; Universitas Michigan; Universitas Duke; Universitas Alaska, Fairbanks; Institut SETI; Lembaga Penelitian Barat Daya; Universitas Washington, Seattle; dan Universitas Bristol di Inggris.
Delory dan rekan-rekannya telah mempelajari setan debu di Amerika Barat Daya untuk memahami bagaimana listrik dihasilkan dalam badai seperti itu dan bagaimana medan listrik akan mempengaruhi molekul di udara - khususnya, molekul seperti yang ada di atmosfer Mars yang tipis.
“Kami mencoba untuk melihat fitur-fitur yang membuat sebuah planet layak huni atau tidak dapat dihuni, baik untuk kehidupan yang berkembang di sana atau untuk kehidupan yang kita bawa ke sana,” katanya.
Berdasarkan studi ini, ia dan rekan-rekannya menggunakan model fisika plasma untuk memahami bagaimana partikel debu yang saling bergesekan selama badai menjadi bermuatan positif dan negatif, seperti listrik statis yang menumpuk ketika kita berjalan melintasi karpet, atau listrik terbentuk di awan petir. . Meskipun tidak ada bukti untuk pembuangan petir di Mars, medan listrik yang dihasilkan ketika partikel bermuatan terpisah dalam badai debu dapat mempercepat elektron hingga kecepatan yang cukup untuk membuat molekul terpisah, Delory dan rekan-rekannya menemukan.
“Dari pekerjaan lapangan kami, kami tahu bahwa medan listrik yang kuat dihasilkan oleh badai debu di Bumi. Juga, percobaan laboratorium dan studi teoritis menunjukkan bahwa kondisi di atmosfer Mars harus menghasilkan medan listrik yang kuat selama badai debu di sana, ”kata rekan penulis Dr. William Farrell dari Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Md.
Karena uap air dan karbon dioksida adalah molekul paling lazim di atmosfer Mars, ion yang paling mungkin terbentuk adalah hidrogen, hidroksil (OH) dan karbon monoksida (CO). Salah satu produk rekombinasi mereka, menurut penelitian kedua, adalah hidrogen peroksida (H2O2). Pada konsentrasi yang cukup tinggi, peroksida akan mengembun menjadi padatan dan jatuh ke udara.
Jika skenario ini telah terjadi di Mars untuk sebagian besar sejarahnya, akumulasi peroksida di dalam tanah bisa menipu percobaan Viking yang mencari kehidupan. Sementara percobaan Labeled Release dan Pertukaran Gas di pendarat mendeteksi gas ketika air dan nutrisi ditambahkan ke tanah Mars, percobaan pendeteksian Mass Spectrometer tidak menemukan bahan organik.
Pada saat itu, para peneliti menyarankan bahwa senyawa yang sangat reaktif di tanah, mungkin hidrogen peroksida atau ozon, bisa menghasilkan pengukuran, meniru respons organisme hidup. Yang lain menyarankan kemungkinan sumber oksidan ini: reaksi kimia di atmosfer yang dikatalisis oleh sinar ultraviolet dari matahari, yang lebih intens karena atmosfer Mars yang tipis. Level yang diprediksi jauh lebih rendah dari yang dibutuhkan untuk menghasilkan hasil Viking.
Produksi oksidan oleh badai debu dan setan debu, yang tampaknya umum di Mars, akan cukup untuk menyebabkan pengamatan Viking, kata Delory. Tiga puluh tahun yang lalu, beberapa peneliti mempertimbangkan kemungkinan bahwa badai debu mungkin aktif secara listrik, seperti badai petir di Bumi, dan bahwa badai ini mungkin menjadi sumber kimia reaktif yang baru. Tetapi ini tidak dapat dicoba sampai sekarang.
"Kehadiran peroksida dapat menjelaskan masalah yang kami alami dengan Mars, tetapi masih banyak yang tidak kami pahami tentang kimia atmosfer dan tanah di planet ini," katanya.
Teori tersebut dapat diuji lebih lanjut dengan sensor medan listrik yang bekerja bersama-sama dengan sistem kimia atmosfer pada penjelajah atau pendarat Mars di masa depan, menurut anggota tim.
Tim ini termasuk Delory, Atreya, Farrell, dan Nilton Renno & Ah-San Wong dari University of Michigan; Steven Cummer dari Duke University, Durham, N.C.; Davis Sentman dari University of Alaska; John Marshall dari SETI Institute di Mountain View, California; Scot Rafkin dari Institut Penelitian Barat Daya di San Antonio, Texas; dan David Catling dari University of Washington.
Penelitian ini didanai oleh Program Penelitian Fundamental Mars NASA dan oleh dana institusional internal NASA Goddard.
Sumber Asli: Rilis Berita UC Berkeley
