In una di queste analisi, i sedimenti raccolti dal rover Curiosity dal cratere Gale, ritenuto un antico lago formatosi circa 3,8 miliardi di anni fa a causa dell’impatto di un asteroide, hanno rivelato materia organica. Tuttavia, questa materia organica aveva una quantità significativamente inferiore dell'isotopo di carbonio-13 ( ¹³ C) relativo agli isotopi del carbonio-12 ( ¹² C) rispetto a quanto riscontrato sulla Terra, suggerendo diversi processi di formazione della materia organica su Marte.

Ora, uno studio pubblicato sulla rivista Nature Geoscience il 9 maggio 2024, chiarisce questa discrepanza. Un gruppo di ricerca, guidato dal professor Yuichiro Ueno del Tokyo Institute of Technology e dal professor Matthew Johnson dell'Università di Copenaghen, ha scoperto che la fotodissociazione del biossido di carbonio (CO₂ ) nell'atmosfera in monossido di carbonio (CO) e la successiva riduzione si traduce in materia organica con ¹³ impoverito Contenuto C.

"Sulla misurazione del rapporto isotopico stabile tra ¹³ C e ¹² C, la materia organica marziana ha un ¹³ C abbondanza dallo 0,92% allo 0,99% del carbonio che lo compone. Questo è estremamente basso rispetto alla materia organica sedimentaria della Terra, che è circa l'1,04%, e alla CO₂ atmosferica , circa l'1,07%, entrambi sono resti biologici e non sono simili alla materia organica dei meteoriti, che è circa l'1,05%", spiega Ueno.

Il primo Marte aveva un'atmosfera ricca di CO₂ contenente entrambi ¹³ C e ¹² Isotopi C. I ricercatori hanno simulato diverse condizioni di composizione e temperatura dell'atmosfera marziana in esperimenti di laboratorio. Hanno scoperto che quando ¹² CO₂ è esposto alla luce solare ultravioletta (UV), assorbe preferenzialmente la radiazione UV, portando alla sua dissociazione in CO impoverita in ¹³ C, lasciando dietro di sé CO₂ arricchito in ¹³ C.

Questo frazionamento isotopico (separazione degli isotopi) si osserva anche nelle atmosfere superiori di Marte e della Terra, dove l'irradiazione UV del sole provoca CO₂ dissociarsi in CO con ¹³ impoverito Contenuto C. In un'atmosfera marziana riducente, la CO si trasforma in composti organici semplici come formaldeide e acidi carbossilici.

Durante la prima era marziana, con temperature superficiali vicine al punto di congelamento dell'acqua e non superiori a 300 K (27°C), questi composti potrebbero essersi dissolti in acqua e depositarsi nei sedimenti.

Utilizzando modelli di calcolo, i ricercatori hanno scoperto che in un'atmosfera con CO₂ rapporto CO2 di 90:10, una conversione del 20% di CO₂ a CO porterebbe a materia organica sedimentaria con δ ¹³ C_VPDB valori di -135‰. Inoltre, il restante CO₂ verrebbe arricchito in ¹³ C con δ ¹³ C_VPDB valori di +20‰. Questi valori corrispondono strettamente a quelli osservati nei sedimenti analizzati dal rover Curiosity e stimati da un meteorite marziano. Questa scoperta indica un processo atmosferico piuttosto che biologico come principale fonte di formazione di materia organica sul primo Marte.

"Se la stima di questa ricerca è corretta, potrebbe esserci una quantità inaspettata di materiale organico presente nei sedimenti marziani. Ciò suggerisce che le future esplorazioni di Marte potrebbero scoprire grandi quantità di materia organica", afferma Ueno.