Марсоход НАСА "Персеверанс" обнаружил на камнях в марсианском кратере два химических вещества, которые могли быть произведены микробами.
На каменистой и пыльной поверхности Марса, насколько могут судить ученые, жизнь и жидкая вода отсутствуют. Однако исследователи подозревают, что давным-давно марсианскую поверхность покрывали реки и озера с жидкой водой, и они пытаются определить, существовала ли в них жизнь. Поскольку такая жизнь, скорее всего, была микробной, ученые не могут искать окаменелости. Вместо этого они изучают минеральный состав горных пород, оставшихся в руслах древних рек, в поисках молекулярных ключей к биологической химии. Недавно результаты, полученные на одном из участков, предоставили наилучшие на сегодняшний день доказательства того, что живые организмы когда-то занимали часть поверхности Марса на что указывают два минерала в том же месте, где был обнаружен органический углерод. Статья об этом, опубликованная в Nature, взволновала как исследователей, так и энтузиастов изучения Марса.
Когда живые существа перерабатывают питательные вещества в энергию, они переносят электроны по различным химическим веществам в ходе так называемых восстановительно-окислительных реакций. Люди и большинство других животных окисляют глюкозу и восстанавливают кислород, но микробы более разнообразны по своим донорам и акцепторам электронов. В некоторых из них используются металлы, такие как железо и сера. При восстановлении этих соединений в нужных условиях они могут вступать в реакцию и образовывать осадки, которые можно обнаружить позже.
В 2020 году НАСА запустило марсоход Perseverance, который должен был передвигаться по скалистой местности и изучать интересующие области в кратере Езеро, который, по предположению ученых, когда-то был рекой. “Главная цель этой миссии - попытаться понять, был ли Марс когда-то пригоден для жизни”, - пояснила Морган Кейбл, химик из Лаборатории реактивного движения НАСА и соавтор исследования.
В одном регионе Персеверанс обнаружил скальное образование с обесцвеченными пятнами, которые не были характерны для большинства марсианских пород красного цвета. “Всякий раз, когда мы видим предметы, которые не являются красными, это означает, что различные минералы или железо получили электрон, который стал редуцированным”, - говорит Кейбл. Рисунок пятен также подсказал исследователям, что химические реакции привели к образованию нерегулярных масс, а не к осаждению, которое могло бы привести к образованию слоев обесцвечивания.
Используя рентгеновское излучение, комбинационное рассеяние света и спектроскопию, Персеверанс идентифицировал два минерала (розовые и зеленые пятна) на марсианской породе, которые являются потенциальным биосигналом прежней жизни на Марсе. Фото: NASA/JPL-Caltech.
Аппарат изучил химический состав этих пятнистых пород с помощью рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии и обнаружил органический углерод в том же месте, что и восстановленное железо в виде фосфата и сульфида железа. Предыдущие миссии марсохода также выявили следы фосфатов, но Персеверанс использовал приборы, которые позволили ему изучать эти минералы с пространственным разрешением. “Таким образом, мы можем видеть взаимосвязь сульфида и фосфата железа и то, что они образовались вместе”, - сказал Кристофер Хаус, геохимик из Университета штата Пенсильвания, который не принимал участия в исследовании. “Железо было восстановлено. Сера была восстановлена. Фосфат выпадал в осадок, и все это в ходе какого-то общего процесса.”
Лайл Уайт, полярный микробиолог из Университета Макгилла, который также не принимал участия в исследовании, добавил: “Мы знаем о подобных явлениях, которые происходят на Земле в условиях, очень похожих на марсианские, с анаэробными условиями и низкой температурой”. Он изучает некоторые из этих видов экстремофилов за полярным кругом. “Мы также знаем, что эти микробы, так называемые сульфатредуцирующие бактерии и бактерии, восстанавливающие железо, входят в топ-10 подозреваемых микробов, которые могли бы жить в том, что предположительно является древней средой Марса. Так что все это в некотором роде прекрасно сочетается”, - сказал Уайт.
Хотя это указывает на то, что эти соединения являются свидетельством биологической химии на Марсе, эти минералы также могут быть получены в результате абиотических процессов, что признали исследователи. “На Земле мы склонны считать, что эти [образцы горных пород] подвержены воздействию микробов, но это только в тех местах, где у нас более низкие температуры и не очень кислые условия”, - сказала Кейбл. “Чтобы исключить абиотические гипотезы, мы попытались выяснить, могла ли горная порода подвергаться воздействию высоких температур.”
Изучив химический состав остальной части породы и проанализировав предыдущие исследования, авторы пришли к выводу, что маловероятно, что этот район подвергался воздействию таких высоких температур. Кроме того, одним из соединений был двухвалентный фосфат железа. “Это минерал, который на Земле всегда ассоциируется с очень, очень сильными восстановительными условиями из-за присутствия органического вещества”, - отметил Хаус. Уайт рассказал, что исследование было захватывающим и что исследователи проделали хорошую работу, рассмотрев и исключив некоторые небиологические процессы, которые могли бы привести к образованию тех же минералов. Ссылаясь на слова известного астронома Карла Сагана о подтверждении существования жизни на других планетах методом исключения, Кейбл сказала, что именно это ученые пытались сделать в своем исследовании. “Пока что, похоже, большинство объяснений, не связанных с жизнью, не согласуются с данными”, - сказала она.
Тем не менее, пока исследователи далеки от вывода о том, что на Марсе действительно существовала микробная жизнь. Они хотят подтвердить свои выводы дополнительными исследованиями и взять больше образцов горных пород в этом районе. В конечном счете, цель исследователей состоит в том, чтобы вернуть некоторые образцы горных пород на Землю, где ученые смогут проанализировать источник молекул углерода. Тем не менее, полученные результаты приближают исследователей на один шаг в рассмотрении возможности существования жизни за пределами Земли. “Это действительно удивительная история, которую рассказывает нам это маленькое местечко на Марсе”, - сказал Хаус.
Кейбл соглашается. “Это помогает нам составить общую картину того, что могло происходить миллиарды лет назад в гораздо более теплой и влажной среде. И только благодаря тому, что мы провели эти измерения с помощью двух совершенно разных приборов, у нас есть гораздо более убедительная история о том, что могло произойти на Марсе несколько миллиардов лет назад”, - сказала Кейбл. Она добавила, что, поскольку большая часть этого периода отсутствует в геологической истории Земли из-за тектонической активности, уничтожившей эти породы, “Марс дает нам возможность заглянуть в часть прошлого Земли, которая была стерта. Есть так много интересных вопросов, над которыми мы действительно можем начать работать — не думать о них как о чем—то гипотетическом, а начать проводить лабораторные тесты на некоторых из этих образцов, чтобы попытаться найти ответы. Это довольно увлекательно”.
