Марсоход Perseverance НАСА обнаружил потенциальные химические признаки древней микробной жизни на Красной планете. Данное открытие, сделанное в рамках нового исследования при участии геолога из Техасского университета A&M доктора Майкла Тайса, сосредоточено на скальных образцах, собранных в кратере Езеро.
Исследование, опубликованное крупной международной группой ученых, изучает регион кратера Езеро, известный как формация Bright Angel. Это название было выбрано по аналогии с локациями в Национальном парке Гранд-Каньон из-за светлых марсианских пород. В этом районе русла Неретва Валлис на Марсе найдены мелкозернистые аргиллиты, богатые окисленным железом (ржавчиной), фосфором, серой и, что наиболее важно, органическим углеродом. Хотя органический углерод, потенциально небиологического происхождения (например, от метеоритов), уже находили на Марсе, это уникальное сочетание материалов могло служить богатым источником энергии для ранних микроорганизмов.
Доктор Тайс, геобиолог и астробиолог Департамента геологии и геофизики, рассказал, что, когда марсоход вошел в Bright Angel и начал измерять состав местных пород, команда сразу же была поражена тем, насколько они отличались от всего виденного ранее. По его словам, породы демонстрировали признаки химического цикла, который земные организмы могут использовать для выработки энергии. При более детальном рассмотрении были обнаружены явления, легко объяснимые с точки зрения ранней марсианской жизни, но очень трудно объяснимые исключительно геологическими процессами.
Тайс пояснил, что живые организмы осуществляют химические процессы, которые, как правило, происходят в природе в любом случае при достаточном времени и правильных обстоятельствах. По текущим данным, некоторые химические образования в этих породах требовали либо высоких температур, либо жизни, при этом свидетельств высоких температур не обнаружено. Однако эти выводы требуют дальнейших экспериментов и, в конечном итоге, лабораторного изучения образцов на Земле, чтобы полностью исключить небиологические объяснения.
Формация Bright Angel состоит из осадочных пород, отложенных водой, включая аргиллиты (мелкозернистые осадочные породы из ила и глины) и слоистые отложения, указывающие на динамичную среду текущих рек и стоячих водоемов. Используя приборы Perseverance, такие как спектрометры SHERLOC и PIXL, ученые обнаружили органические молекулы и небольшие скопления минералов, которые, по всей видимости, образовались в результате «окислительно-восстановительных реакций» – химических процессов, связанных с передачей электронов. На Земле эти процессы часто обусловлены биологической активностью.
Среди наиболее поразительных особенностей – крошечные узелки и «фронты реакции», получившие от команды марсохода прозвища «маковые зернышки» и «леопардовые пятна». Они обогащены фосфатом двухвалентного железа (вероятно, вивианит) и сульфидом железа (вероятно, грейгит). Эти минералы обычно образуются в низкотемпературных, богатых водой средах и часто ассоциируются с микробным метаболизмом.
«Дело не только в самих минералах, но и в том, как они расположены в этих структурах, что предполагает их образование через окислительно-восстановительные циклы железа и серы», – сказал Тайс. Он добавил, что на Земле подобные явления иногда образуются в отложениях, где микробы потребляют органическое вещество и «дышат» ржавчиной и сульфатами. Их присутствие на Марсе поднимает вопрос: могли ли подобные процессы происходить там?
Инструмент SHERLOC зафиксировал спектральную полосу Рамана, известную как G-полоса – признак органического углерода – в нескольких породах Bright Angel. Самые сильные сигналы были получены с участка под названием Apollo Temple, где вивианит и грейгит встречались в наибольшем количестве. «Это совместное расположение органического вещества и чувствительных к окислительно-восстановительным процессам минералов очень убедительно, – отметил Тайс. – Оно предполагает, что органические молекулы могли сыграть роль в процессах химических реакций, сформировавших эти минералы».
Тайс подчеркивает, что важно понимать: «органический» не обязательно означает «образованный живыми существами». «Это просто означает наличие большого количества углерод-углеродных связей, – пояснил он. – Есть и другие процессы, кроме жизни, которые могут их создавать. Обнаруженное здесь органическое вещество могло быть произведено абиотическими процессами, либо живыми организмами. Если оно было произведено живыми существами, то оно должно было быть разрушено химическими реакциями, радиацией или теплом, чтобы образовать G-полосу, которую мы наблюдаем сейчас».
В исследовании рассматриваются два возможных сценария: один, в котором эти реакции произошли абиотически (обусловленные геохимическими процессами), и другой, в котором микробная жизнь могла повлиять на реакции, как это происходит на Земле. Примечательно, что, хотя некоторые особенности узелков и фронтов реакции могли быть вызваны абиотическими реакциями между органическим веществом и железом, известные геохимические процессы, которые могли бы произвести особенности, связанные с серой, обычно работают только при относительно высоких температурах.
«Все способы изучения этих пород на марсоходе предполагают, что они никогда не подвергались такому нагреву, который мог бы создать «леопардовые пятна» и «маковые зернышки», – заявил Тайс. – Если это так, мы должны серьезно рассмотреть возможность того, что они были созданы существами, подобными бактериям, обитавшим в грязи в марсианском озере более трех миллиардов лет назад».
Хотя команда подчеркивает, что это свидетельство не является окончательным доказательством прошлой жизни, выводы соответствуют критериям НАСА для «потенциальных биосигнатур» – признаков, которые требуют дальнейшего изучения для определения их биологического или абиотического происхождения.
Perseverance собрал образец керна из формации Bright Angel, названный Sapphire Canyon, который теперь хранится в герметичной пробирке на борту марсохода. Этот образец входит в число приоритетных для возвращения на Землю в рамках потенциальной будущей миссии. «Доставка этого образца на Землю позволит нам проанализировать его с помощью приборов, гораздо более чувствительных, чем все, что мы можем отправить на Марс, – заметил Тайс. – Мы сможем изучить изотопный состав органического вещества, мелкомасштабную минералогию и даже искать микрофоссилии, если они существуют. Мы также сможем провести больше тестов для определения самых высоких температур, которым подвергались эти породы, и выяснить, являются ли высокотемпературные геохимические процессы все еще лучшим способом объяснить потенциальные биосигнатуры».
Тайс, который долгое время изучал древние микробные экосистемы на Земле, отметил поразительные параллели между марсианскими и земными процессами – с одним важным отличием. «Удивительно, как жизнь, возможно, использовала одни и те же процессы на Земле и Марсе примерно в одно и то же время, – сказал он. – Мы видим свидетельства того, как микроорганизмы вступали в реакцию с железом и серой с органическим веществом таким же образом в породах того же возраста на Земле, но мы никогда не сможем увидеть те же самые особенности, что и на Марсе, в древних земных породах. Обработка тектоникой плит слишком сильно нагрела все наши породы, чтобы сохранить их таким образом. Увидеть их такими на другой планете – это особенное и впечатляющее зрелище».
