Дожди на древнем Марсе могли приносить на поверхность формальдегид, из которого способны образовываться сахара и другие органические соединения, важные для предбиологической химии. Новая климатическая модель показала, что около 3,8–3,6 млрд лет назад некоторые районы Красной планеты могли получать в десять раз больше формальдегида, чем Марс в среднем.
Формальдегид H₂CO интересует исследователей не как признак жизни, а как сравнительно простое сырьё для более сложной химии. Попав в воду, молекулы H₂CO способны вступать в формозную реакцию, при которой из формальдегида образуются сахара. Цепочка последующих реакций может приводить и к другим органическим молекулам, поэтому химики рассматривают формальдегид как один из возможных промежуточных материалов на пути от простой химии к веществам, необходимым живым системам.
Авторы новой работы попытались понять, куда атмосферный формальдегид попадал после образования. Для этого исследователи смоделировали тёплый и влажный Марс эпохи, когда на поверхности могли существовать реки и озёра. Расчёты связали атмосферную химию с температурой, движением воздуха, водяным паром, осадками и ультрафиолетовым излучением Солнца.
Вода оказалась важна сразу на двух этапах. Сначала солнечный ультрафиолет расщеплял молекулы воды в атмосфере и высвобождал химически активный водород, который участвовал в образовании формальдегида. Затем дождь захватывал H₂CO из воздуха и переносил на поверхность. Поэтому влажные районы получали больше органического сырья, чем сухие.
Особенно заметный эффект модель показала в горных областях Фарсида и Элизия. Влажный воздух поднимался вдоль склонов, охлаждался и давал больше осадков. Вместе с водой на поверхность выпадал формальдегид, поэтому отдельные высокогорные районы могли получать примерно в десять раз больше H₂CO по сравнению со средним значением для планеты.
В некоторых местах химическое сырьё могло дополнительно концентрироваться. Если дождь приносил формальдегид в замкнутый водоём, а вода затем постепенно испарялась, содержание растворённых соединений росло. Для предбиологической химии концентрация имеет большое значение: молекулам проще вступать в последующие реакции, когда они не разбавлены огромным объёмом воды.
Расчёты добавляют возможный источник к уже известной органической химии Марса. Марсоходы находили в древних породах органические молекулы, однако само присутствие углеродсодержащих соединений не доказывает существование древней жизни. Органика способна возникать без участия организмов, а новая модель показывает один из путей, по которому сравнительно сложная химия могла развиваться прямо на раннем Марсе.
Модель также не означает, что формальдегид сохранился в перечисленных районах до наших дней. За миллиарды лет поверхность Марса подвергалась воздействию излучения, окислителей и геологических процессов. Исследователи рассчитали, сколько вещества могло выпадать на поверхность в древности, а не сколько H₂CO можно обнаружить там сейчас.
Главная практическая ценность расчётов заключается в карте предполагаемого выпадения формальдегида. Сопоставив её с данными марсоходов и составом древних пород, исследователи смогут проверить, действительно ли районы с большим количеством атмосферного H₂CO оказались богаче продуктами органической химии. Если связь подтвердится, карта поможет выбирать участки, где будущим аппаратам стоит искать сохранившиеся следы химических процессов, предшествовавших возможному появлению жизни.
