В поисках пришельцев на Марсе. Если там была жизнь, может быть, она сохранилась?

На Марсе есть все необходимое для существования жизни. Анализ метеоритов с Марса показывает, что под поверхностью планеты есть вещества, способные поддерживать жизнь как минимум в виде микроорганизмов. Кое-где в сходных условиях живут и наземные микробы.

Недавно ученые из Брауновского университета исследовали химический состав марсианских метеоритов — куски породы, которые были выброшены с Марса и в итоге оказались на Земле. Анализ показал, что эти породы могут контактировать с водой. производить химическую энергиючто позволяет микроорганизмам жить, как на больших глубинах на Земле.

Изучаемые метеориты они могут, по мнению ученых, составлять репрезентативную выборку для значительной части кора Марсаэто означает, что значительная часть недр планеты пригодна для жизнеобеспечения. «Важные выводы для научного исследования слоев под поверхностью заключаются в том, что везде, где есть грунтовые воды на Марсеесть хорошие шансы получить доступ к достаточному количеству химическая энергиядля поддержания микробной жизни», — сказал Джесси Тарнас, глава исследовательской группы, в пресс-релизе.

За последние несколько десятилетий на Земле было обнаружено, что многие организмы живут глубоко под поверхностью и, лишенные доступа к свету, черпают свою энергию из продуктов химических реакций, происходящих при контакте воды с горными породами. Одной из таких реакций является радиолиза. Это происходит, когда радиоактивные элементы породы вызывают расщепление молекул воды на водород и кислород. Высвобожденный водород растворяется в воде, присутствующей в этом районе, и некоторые минералы, такие как Пирит поглощать кислород с образованием сера.

они могут поглощать растворенный в воде водород и использовать его в качестве топлива в реакции с кислородом из сульфатов. Например, в канадском шахта Кидд Крик (1) Эти типы микробов были обнаружены на глубине почти двух километров в воде, куда солнце не проникало более миллиарда лет.

1. Робот Boston Dynamics исследует шахту

Кидд Крик

W Марсянский метеорит исследователи обнаружили вещества, необходимые для радиолиза в количествах, достаточных для поддержания жизни. так что древние места обломков остались в основном нетронутыми до сих пор.

Более ранние исследования указывали следы активных систем подземных вод на планете. Существует также значительная вероятность того, что такие системы существуют и сегодня. Одно недавнее исследование показало, например, возможность подземного озера под ледяным покровом. Пока исследование недр будет сложнее разведки, но, по мнению авторов статьи, это не та задача, с которой мы не справимся.

Химические подсказки

В 1976 году НАСА Викинг 1 (2) приземлился на равнине Chryse Planitia. Он стал первым спускаемым аппаратом, успешно приземлившимся на Марсе. «Первые подсказки появились, когда мы получили фотографии Викинга, на которых видны следы резьбы, образовавшиеся на Земле, как правило, из-за дождя», — сказал он. Александр Хейс, директор Корнельского центра астрофизики и планетологии, в интервью сайту «Inverse». «Он давно присутствует на Марсе жидкая водакоторый вырезал поверхность и он заполнил кратеры, образовав озера».

Викинги 1 и 2 у них были небольшие астробиологические «лаборатории» на борту для проведения своих поисковых экспериментов. следы жизни на Марсе. Эксперимент «Меченый выброс» включал смешивание небольших образцов марсианской почвы с каплями воды, содержащей питательный раствор и немного Активированный уголь изучать газообразные вещества, которые могут образовываться живые организмы на Марсе.

Исследование образца почвы показало признаки метаболизмано ученые разошлись во мнениях относительно того, был ли этот результат верным признаком того, что на Марсе есть жизнь, потому что газ мог быть произведен чем-то другим, а не жизнью. Например, он может также активировать почву, создавая газ. Другой эксперимент, проведенный миссией «Викинг», искал следы органического материала и ничего не нашел. Сорок лет спустя ученые относятся к этим первоначальным экспериментам со скептицизмом.

В декабре 1984 г. В. Аллан Хиллз В Антарктиде нашли кусочек Марса. , весил около четырех фунтов и, вероятно, был с Марса до того, как древнее столкновение подняло его с поверхности. Красная планета к земле.

В 1996 году группа ученых заглянула внутрь фрагмента метеорита и сделала удивительное открытие. Внутри метеорита они обнаружили структуры, похожие на те, которые могли быть образованы микробами (3) а также обнаружено наличие органических материалов. Первоначальные утверждения о жизни на Марсе не получили широкого признания, поскольку ученые нашли другие способы интерпретации структур внутри метеорита, утверждая, что присутствие органического материала могло вызвать загрязнение материалами с Земли.

3. Микрофотография марсианского метеорита

Вт 2008 г. лазик дух наткнулся на странную форму, выступающую с марсианской поверхности в кратере Гусева. Структура называется «цветная капуста» из-за ее формы (4). Таких на Земле образования кремнезема связаны с микробной активностью. Некоторые люди быстро предположили, что они были сформированы марсианскими бактериями. Однако они также могли быть сформированы небиологическими процессами, такими как ветровая эрозия.

Почти десятилетие спустя, принадлежащий НАСА лазик Любопытство обнаружил следы серы, азота, кислорода, фосфора и углерода (жизненно важных ингредиентов) во время бурения марсианской породы. Марсоход также обнаружил сульфаты и сульфиды, которые могли использоваться в качестве пищи для микробов на Марсе миллиарды лет назад.

Ученые считают, что примитивные формы микробов, возможно, нашли достаточно энергии, чтобы питается марсианскими камнями. Минералы также указывали на химический состав самой воды до того, как она испарилась с Марса. По словам Хейса, пить людям безопасно.

4. Марсианская «цветная капуста» сфотографирована

марсоходом Spirit

В 2018 году Curiosity также обнаружил дополнительные доказательства наличие метана в марсианской атмосфере. Это подтвердило более ранние наблюдения следовых количеств метана как орбитальными аппаратами, так и марсоходами. На Земле метан считается биосигнатурой и признаком жизни. Газообразный метан сохраняется недолго после получения.распадаясь на другие молекулы. Результаты исследований показывают, что количество метана на Марсе увеличивается и уменьшается в зависимости от сезона. Это заставило ученых еще больше поверить в то, что метан вырабатывается живыми организмами на Марсе. Другие, однако, считают, что метан может производиться на Марсе с помощью пока еще неизвестной неорганической химии.

В мае этого года НАСА объявило, основываясь на анализе данных Sample Analysis at Mars (SAM), переносная химическая лаборатория на борту Curiosityчто органические соли, вероятно, присутствуют на Марсе, что может дать дополнительные подсказки к этому Красная планета когда-то была жизнь.

Согласно публикации на эту тему в Журнале геофизических исследований: планеты, органические соли, такие как оксалаты и ацетаты железа, кальция и магния, могут быть широко распространены в поверхностных отложениях Марса. Эти соли являются химическим остатком органических соединений. Планируется марсоход Европейского космического агентства ExoMars, который оснащен возможностью бурения на глубину около двух метров, будет оснащен так называемым инструмент Годдардакоторый проанализирует химический состав более глубоких слоев марсианской почвы и, возможно, узнает больше об этих органических веществах.

Новый марсоход оснащен оборудованием для поиска следов жизни

С 70-х годов, а также с течением времени и миссий, все больше и больше доказательств показывали, что На Марсе могла быть жизнь в его ранней историикогда планета была влажным, теплым миром. Однако до сих пор ни одно из открытий не предоставило убедительных доказательств существования марсианской жизни ни в прошлом, ни в настоящем.

Ученые хотят, начавшуюся в феврале 2021 года, найти эти гипотетические ранние признаки жизни. В отличие от своего предшественника, марсохода Curiosity с лабораторией MSL на борту, он приспособлен для поиска и нахождения таких следов.

Настойчивость жалит кратер озера, около 40 км в ширину и 500 метров в глубину, кратер, расположенный в котловине к северу от марсианского экватора. Когда-то в кратере Джезеро было озеро, высыхание которого оценивалось от 3,5 до 3,8 миллиардов лет назад, что делало его идеальной средой для поиска следов древних микроорганизмов, которые могли жить в водах озера. Perseverance будет не только исследовать марсианские породы, но и собирать образцы горных пород и хранить их для будущей миссии по возвращению на Землю, где они будут исследованы в лаборатории.

5. Визуализация работы SuperCam на борту марсохода Perseverance.

Охота за биосигнатурами имеет дело с набором камер и других инструментов марсохода, особенно с Mastcam-Z (расположенной на мачте марсохода), которая может увеличивать масштаб для исследования интересных с научной точки зрения целей.

Научная группа миссии может ввести прибор в эксплуатацию. Суперкам настойчивость направление лазерного луча на интересующую цель (5), что создает небольшое облако летучего материала, химический состав которого можно проанализировать. Если эти данные окажутся многообещающими, контрольная группа может отдать исследователю приказ. роботизированная рука вездеходапровести углубленное исследование. Рука оснащена, среди прочего в PIXL (планетарный инструмент для рентгеновской литохимии), который использует относительно сильный рентгеновский луч для поиска потенциальных химических следов жизни.

Другой инструмент, называемый ШЕРЛОК (сканирование обитаемых сред с помощью комбинационного рассеяния и люминесценции для органических и химических веществ), оснащен собственным лазером и может обнаруживать концентрации органических молекул и минералов, которые образуются в водной среде. Вместе, ШЕРЛОК i ПИКСЛ Ожидается, что они предоставят карты элементов, минералов и частиц в марсианских породах и отложениях с высоким разрешением, что позволит астробиологам оценить их состав и определить наиболее перспективные образцы для сбора.

НАСА теперь использует другой подход к поиску микробов, чем раньше. В отличие от скачать викингНастойчивость не будет искать химические признаки метаболизма. Вместо этого он будет парить над поверхностью Марса в поисках отложений. Они могут содержать уже мертвые организмы, так что об обмене веществ не может быть и речи, но их химический состав может многое рассказать нам о прошлой жизни в этом месте. Образцы, собранные Perseverance их нужно собрать и вернуть на Землю для будущей миссии. Их анализ предстоит провести в наземных лабораториях. Поэтому предполагается, что окончательное доказательство существования бывших марсиан появится на Земле.

Ученые надеются найти на Марсе особенность поверхности, которую нельзя объяснить ничем, кроме существования древней микробной жизни. Одно из этих воображаемых образований может быть чем-то вроде строматолит.

На земле, строматолит (6) каменные насыпи, образованные микроорганизмами вдоль древних береговых линий и в других средах, где было много энергии для метаболизма и воды.

Большая часть воды не ушла в космос

Мы еще не подтвердили существование жизни в глубоком прошлом Марса, но до сих пор задаемся вопросом, что могло послужить причиной ее исчезновения (если жизнь действительно исчезла, а не ушла глубоко под поверхность, например). Основой жизни, по крайней мере, в том виде, в каком мы ее знаем, является вода. По оценкам ранний Марс в нем могло быть столько жидкой воды, что она покрыла бы всю его поверхность слоем толщиной от 100 до 1500 м. Однако сегодня Марс больше похож на сухую пустыню.и ученые до сих пор пытаются выяснить, чем вызваны эти изменения.

Ученые пытаются, например, объяснить как Марс потерял водукоторый был на его поверхности миллиарды лет назад. Большую часть времени считалось, что значительная часть древней воды Марса ушла через его атмосферу в космос. Примерно в то же время Марс вот-вот должен был потерять свое планетарное магнитное поле, защитив свою атмосферу от струи частиц, исходящих от Солнца. После того, как магнитное поле было потеряно из-за действия Солнца, марсианская атмосфера начала исчезатьи вода исчезла вместе с ним. Согласно относительно новому исследованию НАСА, большая часть потерянной воды могла быть захвачена горными породами в коре планеты.

Ученые проанализировали набор данных, собранных в ходе изучения Марса за многие годы, и на их основе, однако, пришли к выводу, что выход воды из атмосферы в космос он отвечает лишь за частичное исчезновение воды из марсианской среды. Их расчеты показывают, что большая часть воды, которой в настоящее время не хватает, связана с минералами в коре планеты. Результаты этих анализов были представлены Эви Шеллер из Калифорнийского технологического института и ее команды на 52-й конференции по планетологии и науке о Луне (LPSC). Статья, обобщающая результаты этой работы, была опубликована в журнале «Наука».

В исследованиях особое внимание уделялось половому акту. содержание дейтерия (более тяжелый изотоп водорода) в водород. Deuter встречается в природе в воде в количестве около 0,02 процента. против присутствия «нормального» водорода. Обычный водород из-за меньшей атомной массы легче выходит из атмосферы в космос. Повышенное отношение дейтерия к водороду косвенно говорит нам, какова была скорость выхода воды с Марса в космос.

Ученые пришли к выводу, что наблюдаемое соотношение дейтерия и водорода и геологические свидетельства обилия воды в марсианском прошлом указывают на то, что потеря воды планетой не могла произойти исключительно в результате выхода из атмосферы в марсианском прошлом. космическое пространство. Поэтому был предложен механизм, который связывает выброс в атмосферу с захватом некоторого количества воды в горных породах. Воздействуя на горные породы, вода позволяет формироваться глине и другим гидратированным минералам. Тот же процесс происходит и на Земле.

Однако на нашей планете деятельность тектонических плит приводит к тому, что старые фрагменты земной коры с гидратированными минералами расплавляются в мантии, а затем образовавшаяся вода выбрасывается обратно в атмосферу в результате вулканических процессов. На Марсе без тектонических плит удержание воды в земной коре — необратимый процесс

Внутренний марсианский озерный край

Мы начали с подземной жизни и вернемся к ней в конце. Ученые считают, что его идеальная среда обитания в марсианские условия водохранилища могли быть скрыты глубоко под слоями почвы и льда. Два года назад планетологи сообщили об открытии большого озера соленая вода подо льдом на Южном полюсе Марсакоторый был встречен с энтузиазмом, с одной стороны, но и с некоторым скептицизмом.

Однако в 2020 году исследователи еще раз подтвердили существование этого озера и они нашли еще три. Открытия, о которых сообщается в журнале Nature Astronomy, были сделаны на основе данных радара космического корабля Mars Express. «Мы идентифицировали тот же резервуар с водой, который был обнаружен ранее, но мы также обнаружили три других резервуара с водой вокруг основного резервуара», — сказала планетолог Елена Петтинелли из Римского университета, которая является одним из соавторов исследования. «Это сложная система». Озера раскинулись на площади около 75 тыс. квадратных километров. Это площадь примерно в одну пятую площади Германии. Самое большое центральное озеро имеет диаметр 30 километров и окружено тремя меньшими озерами, каждое из которых имеет ширину в несколько километров.

7. Визуализация марсианских подземных водоемов

в подледниковых озерах, например в Антарктиде. Однако количество соли, присутствующей в марсианских условиях, может быть проблемой. Считается, что подземные озера на Марсе (7) должна иметь высокое содержание соли, чтобы вода могла оставаться жидкой. Тепло из недр Марса может действовать глубоко под поверхностью, но одного этого, как говорят ученые, недостаточно, чтобы растопить лед. «С термальной точки зрения эта вода должна быть очень соленой», — говорит Петтинелли. Озера с содержанием соли примерно в пять раз больше, чем в морской воде, могут поддерживать жизнь, но когда концентрация приближается к XNUMX-кратной солености морской воды, жизни не существует.

Если мы сможем, наконец, найти его жизнь на Марсе и если исследования ДНК покажут, что марсианские организмы связаны с земными, это открытие может произвести революцию в нашем взгляде на происхождение жизни в целом, сдвинув нашу точку зрения с чисто земной на земную. Если бы исследования показали, что марсианские инопланетяне не имеют никакого отношения к нашей жизни и эволюционировали совершенно независимо, это тоже означало бы революцию. Это предполагает, что жизнь в космосе распространена, поскольку она возникла независимо на первой планете рядом с Землей.