Радиолиз как возможный механизм синтеза перхлоратов на Марсе и Европе

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Перхлораты обнаружены в составе реголита Марса и Луны, во льду Европы, в составе метеоритов. Понимание процессов образования и разрушения данных соединений важно как для понимания геологической и климатической эволюции ряда планет и тел Солнечной системы, так и для оценки возможности их обитаемости. К настоящему времени предложен ряд механизмов синтеза перхлоратов в условиях Марса, однако эти механизмы не объясняют наблюдаемых в реголите концентраций перхлората и неприменимы для безатмосферных тел, в частности Европы. Нами исследованы процессы синтеза и разрушения перхлоратов при облучении моделей льда и реголита высокоэнергичными электронами в условиях низкой температуры (–50°C) и при отсутствии атмосферы (при давлении 0.01 мбар). Полученные данные свидетельствуют о том, что перхлораты могут эффективно синтезироваться в реголите Марса и поверхностном слое льда Европы под действием облучения при отсутствии жидкой фазы или атмосферы.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. В. Белоусов

ФТИ им. А.Ф. Иоффе

Author for correspondence.
Email: dom.999.bel@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

В. С. Чепцов

МГУ им. М.В. Ломоносова; Институт космических исследований РАН

Email: dom.999.bel@gmail.com
Russian Federation, Москва; Москва

А. К. Павлов

ФТИ им. А.Ф. Иоффе

Email: dom.999.bel@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Agostinelli S., Allison J., Amako K., Apostolakis J., Araujo H., Arce P., Asai M., Axen D., Banerjee S., Barrand G., Behner F., Bellagamba L., Boudreau J., Broglia L., Brunengo A., Burkhardt H., Chauvie S., Chuma J., Chytracek R., Cooperman G., Cosmo G., Degtyarenko P., Dell’Acqua A., Depaola G., Dietrich D., Enami R., Feliciello A., Ferguson C., Fesefeldt H., Folger G., Foppiano F., Forti A., Garelli S., Giani S., Giannitrapani R., Gibin D., Gómez Cadenas J., and 90 co-authors. Geant4 – a simulation toolkit // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 2003. V. 506 (3). P. 250–303.
  2. Carrier B.L., Kounaves S.P. The origins of perchlorate in the Martian soil // Geophys. Res. Lett. 2015. V. 42 (10). P. 3739–3745.
  3. Cheptsov V., Belov A., Soloveva O., Vorobyova E., Osipov G., Manucharova N., Gorlenko M. Survival and growth of soil microbial communities under influence of sodium perchlorates // Int. J. Astrobiol. 2021. V. 20 (1). P. 36–47.
  4. Davila A., Willson D., Coates J., McKay C. Perchlorate on Mars: A chemical hazard and a resource for humans // Int. J. Astrobiol. 2013. V. 12 (4). P. 321–325.
  5. Devlin D.J., Herley P.J. Thermal decomposition and dehydration of sodium perchlorate monohydrate // Reactivity of solids. 1987. V. 3 (1–2). P. 75–84.
  6. Glavin D.P., Freissinet C., Miller K.E., Eigenbrode J.L., Brunner A.E., Buch A., Sutter B., Archer Jr.P.D., Atreya S.K., Brinckerhoff W.B., Cabane M., Coll P., Conrad P.G., Coscia D., Dworkin J.P., Franz H.B., Grotzinger J.P., Leshin L.A., Martin M.G., McKay C., and 8 co-autors. Evidence for perchlorates and the origin of chlorinated hydrocarbons detected by SAM at the Rocknest aeolian deposit in Gale Crater // J. Geophys. Res.: Planets. 2013. V. 118. P. 1955–1973.
  7. Gu W., Li Y., Tang M., Jia X., Ding X., Bi X., Wang X. Water uptake and hygroscopicity of perchlorates and implications for the existence of liquid water in some hyperarid environments // RSC advances. 2017. V. 7 (74). P. 46866–46873.
  8. Hassler D.M., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R.F., Ehresmann B., Rafkin S., Eigenbrode J.L., Brinza D.E., Weigle G., Böttcher S., Böhm E., Burmeister S., Guo J., Köhler J., Martin C., Reitz G., Cucinotta F.A., Kim M.H., Grinspoon D., Bullock M.A., Posner A., Gómez-Elvira J., Vasavada A., Grotzinger J.P., Team M.S., Kemppinen O., and 432 co-autors.. Mars’ surface radiation environment measured with the Mars Science Laboratory’s Curiosity Rover // Science. 2014. V. 343. id. 1244797.
  9. Hecht M.H., Kounaves S.P., Quinn R.C., West S.J., Young S.M.M., Ming D.W. and 8 co-authors. Detection of perchlorate and the soluble chemistry of Martian soil at the Phoenix lander site // Science. 2009. V. 325 (5936). P. 64–67.
  10. Ip W.H., Williams D.J., McEntire R.W., Mauk B.H. Ion sputtering and surface erosion at Europa // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25. P. 829–832.
  11. Jackson W.A., Davila A.F., Sears D.W.G., Coates J.D., McKay C.P., Brundrett M., Estrada N., Bohlke J.K. Widespread occurrence of (per)chlorate in the Solar System // Earth and Planet. Sci. Lett. 2015. V. 430. P. 470–476.
  12. Johnson R.E., Quickenden T.I. Photolysis and radiolysis of water ice on outer Solar System bodies // J. Geophys. Res. 1997. V. 102 (E5). P. 10985–10996.
  13. Kim Y.S., Wo K.P., Maity S., Atreya S.K., Kaiser R.I. Radiation-induced formation of chlorine oxides and their potential role in the origin of Martian perchlorates // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135 (13). P. 4910–4913.
  14. King O., Fletcher L.N., Ligier N. Compositional mapping of Europa using MCMC modeling of near-IR VLT/SPHERE and Galileo/NIMS observations // Planet. Sci. J. 2022. V. 3:72. P. 19.
  15. Ligier N., Poulet F., Carter J., Brunetto R., Gourgeot F. VLT/SINFONI observations of Europa: New insights into the surface composition // Astron. J. 2016. V. 151. id. 163.
  16. Paranicas C., Cooper J.F., Garrett H.B., Johnson R.E., Sturner S.J. Europa's Radiation Environment and Its Effects on the Surface // Europa / Eds: Pappalardo R., McKinnon W., Khurana K. Tucson: Univ. Arizona Press, 2009. 529 p.
  17. Pavlov A.A., Vasilyev G., Ostryakov V.M., Pavlov A.K., Mahaffy P. Degradation of the organic molecules in the shallow subsurface of Mars due to irradiation by cosmic rays // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. id. L13202.
  18. Pavlov A.K., Belousov D.V., Tsurkov D.A., Lomasov V.N. Cosmic ray irradiation of comet nuclei: A possible source of cometary outbursts at large heliocentric distances // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2022. V. 511. P. 5909–5914.
  19. Pavlov A., Cheptsov V., Tsurkov D., Lomasov V., Frolov D., Vasiliev G. Survival of radioresistant bacteria on Europa’s surface after pulse ejection of subsurface ocean water // Geosciences. 2019. V. 9. id. 9.
  20. Reznicek J., Bednarik V., Filip J. Perchlorate sensing – Can electrochemistry meet the sensitivity of standard methods? // Electrochimica Acta. 2023. V. 445. id. 142027.
  21. Smith M.L., Claire M.W., Catling D.C., Zahnle K.J. The formation of sulfate, nitrate and perchlorate salts in the Martian atmosphere // Icarus. 2014. V. 231. P. 51–64.
  22. Turner A.M., Abplanalp M.J., Kaiser R.I. Mechanistic studies on the radiolytic decomposition of perchlorates on the Martian surface // Astrophys. J. 2016. V. 820. id. 127.
  23. Wilson E.H., Atreya S.K., Kaiser R.I., Mahaffy P.R. Perchlorate formation on Mars through surface radiolysis-initiated atmospheric chemistry: A potential mechanism // J. Geophys. Res.: Planets. 2016. V. 121 (8). P. 1472–1487.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».