研究人员创建了一个模型，以理解火星大气的演变，为该星球的历史提供了新的视角。今天，火星是一个寒冷而干旱的星球，但地质记录表明，约在30亿至40亿年前，它曾支持液态水。水通常与生命相关联。为了探讨在火星上是否曾存在生命这一关键问题，来自东北大学的科学家们设计了一个关于火星古代大气中有机物生成的详细模型。
有机物包括曾经生物体（如植物和动物）的残骸或特定化学过程的产物。有机物中的稳定碳同位素比率（13C/12C）为它们的形成提供了重要洞见，揭示了火星的地质过去。这引起了火星探测任务的兴趣。例如，NASA的好奇号探测器发现那个时代火星沉积物中的有机物表现出明显的13C耗竭，并且样本之间的碳同位素比率存在显著差异。然而，这些差异的原因仍不清楚。
为了更深入地探讨这些发现，由东北大学的高山春悟、吉田达也和寺田直树领导的研究团队开发了一个火星大气演变模型，研究甲醛（H2CO）。这一选择源于他们之前的研究发现，甲醛可能是在火星古代大气中形成的。甲醛的重要性在于它可以生成复杂的有机分子，如糖，这对生命至关重要。因此，它可能是理解好奇号探测器观察到的异常碳同位素值的关键，可能指示过去的生命。
该模型将光化学模型与气候模型相结合，分析了在过去30亿到40亿年间火星上甲醛的碳同位素比率是如何变化的。结果表明，甲醛中的13C耗竭源于由于太阳紫外线辐射引起的CO2光解，导致一种稳定同位素相对于另一种的偏好。此外，他们发现碳同位素的变化受到包括当时火星大气压力、表面反射的光量、CO和CO2比率以及火山活动释放氢等因素的影响。
“这个模型为以前奇怪的观察提供了潜在的解释，包括神秘的13C耗竭，”东北大学的研究生高山春悟评论道。
这一发现表明甲醛在形成古代火星的有机物中发挥了作用，表明可能产生了生物学上重要的分子，如糖和核糖（RNA中发现的所有生物体的重要成分）。
研究结果于2024年9月17日发布在《科学报告》上。
