Почему признаки жизни на Марсе остаются такими загадочными

Для ученых, занимающихся поиском инопланетных форм жизни, песня марсианских сирен набирает обороты. Многочисленные недавние наблюдения, сделанные марсоходами на красной планете, могут содержать признаки микробов — возможный признак того, что Земля не единственное убежище для жизни в Солнечной системе.

Ранее в этом месяце было объявлено об одном захватывающем проблеске: марсоход NASA Curiosity обнаружил смесь изотопов углерода в породах кратера Гейл, которая, если ее увидеть с Земли, была бы признаком жизни. Марсоход также стал свидетелем как случайных, так и сезонных всплесков метана, газа на Земле, который преимущественно вырабатывается биологическим путем.

Примерно в 2300 милях отсюда, в кратере Езеро, марсоход NASA Perseverance обнаружил странные фиолетовые покрытия на камнях дна кратера. Эти покрытия широко распространены и напоминают лаки для пустынь на Земле, которые растут в присутствии микробов.

Однако на данный момент ученые не готовы прийти к выводу, что наш сосед-вермиллион когда-то был обитаем. Практически каждый заманчивый намек на биологию также может быть объяснен каким-то пока еще незнакомым аспектом геологии или химии Марса — мы очень многого не знаем о том, как устроена планета, и о том, как неживые явления могут маскироваться под отпечатки пальцев жизни.

“Мы смотрим на чужой мир, и кто знает, о чем мы даже не подумали”, - говорит заместитель научного сотрудника проекта Curiosity Эбигейл Фрейман из Лаборатории реактивного движения НАСА.

Ученые говорят, что следующим шагом в исследовании Марса на предмет наличия жизни является возвращение кусочков планеты в лаборатории на Земле, где с помощью самых острых доступных инструментов можно будет найти ответы на один из старейших вопросов человечества. Марсоход Perseverance уже занят сбором первого набора образцов, которые могут содержать доказательства того, что микроорганизмы обитали в кратере Езеро миллиарды лет назад.

Каким бы ни был ответ, он расскажет нам кое-что важное о происхождении жизни на нашей собственной планете.

“Очень многое в древней истории [двух планет] схоже, и это так интригующе, что в эволюции нашей планеты эти пути так сильно разошлись”, - говорит астробиолог Эми Уильямс из Университета Флориды. “Если на Марсе нет жизни, то почему? Что изменилось? Что произошло? Почему ее там не должно было быть? И если она прижилась, что с ней случилось?”

Есть ли жизнь на Марсе?

В наших фантазиях Марс почти всегда был населен - если не инопланетянами, то, по крайней мере, нашими будущими "я". Но наблюдения с космических аппаратов быстро развеяли мечты о высокоразвитых цивилизациях, сезонно цветущей растительности или даже о безвредных, желеобразных вегетарианцах.

“У нас ничего не светится, у нас ничего не говорит ”привет", у нас не было лучевых ружей, когда мы приземлились там", - говорит Эндрю Стил из Научного института Карнеги.

Вместо этого снимки с орбиты и эксперименты, проведенные посадочными аппаратами Viking НАСА на поверхности планеты, дали понять, что Марс не является миром, изобилующим легко обнаруживаемой жизнью. “Это пробило брешь в исследованиях Марса на очень долгое время”, - говорит Стил.

В 1996 году ученые объявили, что марсианский метеорит, найденный в районе Аллан—Хиллз в Антарктиде, по-видимому, содержит микрофоссилии-крошечные, червеобразные, минерализованные признаки того, что жизнь ползала по поверхности планеты около 4,1 миллиарда лет назад. Эти наблюдения были неоднозначными и вызвали разногласия, вызвав споры, которые продолжаются по сей день. Но был и положительный момент.

“Полемика вокруг Аллан-Хиллз действительно подпитала большую часть астробиологии”, - говорит астробиолог Кеннда Линч из Лунного и планетарного института. “Я так благодарен этому камню, потому что он заставил нас по-настоящему задуматься о том, что мы знаем о жизни”.

Новая эра исследования Марса началась в 2012 году, когда шестиколесный марсоход Curiosity НАСА приземлился в кратере Гейл. Сегодня в углублении шириной 96 миль находится большая гора, содержащая множество слоев отложений, которые хранят сведения о прошлом Марса. Основная цель Curiosity — поиск признаков прошлой обитаемости, таких как вода, органические соединения и источник энергии - ингредиентов, необходимых для жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Найти свидетельства наличия воды было несложно; в конце концов, ученые уже подозревали, что кратер когда-то был заполнен глубоким озером. Curiosity почти сразу определил горную породу, которая может образовываться только при наличии воды.

Остальное оказалось не таким простым.

На протяжении многих лет Curiosity обнаруживал в кратере свидетельства наличия многочисленных органических молекул — химических строительных блоков для форм жизни на основе углерода. И на нем обнаружены признаки древней гидротермальной активности, когда тепло и химические соединения смешивались с текущей водой, создавая возможные источники энергии.

Марсоход также определил, что газообразный метан в кратере поднимается и опускается по мере смены времен года, и он наблюдал случайные мощные выбросы газа, подтверждая наблюдения с Земли, которые не поддавались объяснению более десяти лет. Подобные колебания на Земле были бы явным признаком существ с активным метаболизмом.

Однако ни одно из этих наблюдений до сих пор не было связано с биологией, и всегда есть шанс, что процессы, которые мы не до конца понимаем, имитируют признаки жизни.

“Большинство процессов, связанных с выбросом углерода, на поверхности Земли являются биологическими, поэтому попытаться изменить наше мышление и подумать о мире, где это может быть не так, - это действительно непростая задача”, - говорит астробиолог Кристофер Хаус из Университета штата Пенсильвания. “Как только вы избавитесь от мышления, ориентированного на Землю, тогда вы сможете начать думать о других способах поведения Марса“.

Любопытный случай с марсианским углеродом

Самое странное и дразнящее наблюдение Curiosity появилось совсем недавно. В многочисленных образцах горных пород из разных мест кратера марсоход обнаружил органические соединения, содержащие нечетные соотношения изотопов углерода, или атомы одного и того же элемента, которые содержат разное количество нейтронов в своих ядрах.

На Земле организмы предпочитают использовать более легкую форму углерода в метаболических реакциях или фотосинтезе, что приводит к неравномерному соотношению, при котором более легкая форма встречается гораздо чаще, чем более тяжелая форма.

И в пяти местах в кратере Гейл ученые обнаружили то же самое: более легкие изотопы углерода были гораздо более распространены, чем их более тяжелые собратья, относительно того, что ученые видели в атмосфере Марса и в метеоритах. Наблюдения напоминают показатели содержания углерода, полученные в австралийской формации Тумбиана, обнажении возрастом 2,7 миллиарда лет, которое содержит углеродные сигнатуры древних микробов, метаболизирующих метан.

“Эти результаты с действительно низким содержанием изотопов углерода настолько интригуют. Настолько убедительны. На Земле это можно сделать только с помощью биологии”, - говорит Уильямс.

Но Хаус, который руководил анализом, говорит, что история далека от ясности. Он и его коллеги предложили три возможных объяснения дисбаланса.

Во-первых, сигнатура действительно исходит от древних микробов. Другая возможность заключается в том, что солнечная система давным-давно прошла сквозь облако межзвездной пыли с особым соотношением изотопов углерода — известно, что такие облака существуют — и оставила свои следы на Марсе. И третье возможное объяснение заключается в том, что ультрафиолетовый свет, взаимодействуя с атмосферой Марса, состоящей из углекислого газа, создает странную сигнатуру.

“Мы не знаем ответа”, - говорит Хаус. “Это может быть биологическое, а может и не быть биологическим. Все три объяснения соответствуют данным”.

Таинственный налет на горных породах

Марсоход NASA Perseverance в прошлом году прибыл к кратеру Езеро на Марсе, и он также занимается поиском признаков древней жизни.

Во время своего путешествия по Джезеро "Персеверанс" заметил множество камней с фиолетовым, богатым железом налетом. Брэдли Гарчински из Университета Пердью, который изучает покрытие, говорит, что оно не похоже ни на что, что марсоходы замечали на Марсе раньше, хотя камни с другим покрытием были замечены в других частях планеты.

На Земле такие покрытия часто наблюдаются в пустынях, где процветают конгломераты микробов, питающихся камнями.

“Они действительно интригуют, и они, безусловно, представляют биологический интерес на Земле, поэтому при переводе они представляют для нас большой астробиологический интерес, когда мы видим, как они формируются в других мирах”, - говорит Уильямс.

Линч, который изучает земные аналоги марсианской среды, говорит, что не исключено, что в лаках из горных пород Езеро можно найти биосигналы. “Микробы творят удивительные вещи. Они покрывают камни лаком, потому что им нравится есть камни”, - говорит она.

Однако у ученых есть гораздо больше сведений об окружающей среде на Земле, в которой образуются такие лаки, говорит Линч, и этот контекст имеет решающее значение для правильной интерпретации наблюдения. Даже на нашей собственной планете исследователям необходимо тщательно оценить, был ли такой материал произведен жизнью или каким-то другим процессом. На этот вопрос гораздо сложнее ответить издалека.

“Это удивительно сложная система, которую мы исследуем на Марсе”, - говорит Фрейман.

Двусмысленность из другого мира

На данный момент для окончательного обнаружения жизни требуется доставить фрагменты Марса обратно на Землю, где ученые смогут использовать самые мощные доступные инструменты для их тщательного изучения. Одна из основных задач Perseverance - идентифицировать и собрать образцы горных пород для будущего космического корабля для отправки домой.

“Образцы, которые мы сейчас собираем, проходят очень тщательный отбор”, - говорит Фрейман. “Мы в целом знаем контекст, из которого они берутся. ... Это будет ключом к решению этих важных вопросов ”.

Но даже наличие кусков Марса в лаборатории не избавляет от двусмысленности. Ученые до сих пор спорят о том, кто мог жить в ALH84001, этом куске древней марсианской коры, который врезался в Антарктиду около 13 000 лет назад. Стил, который недавно провел свежий анализ метеорита, изучал породу в течение 25 лет.

“Одна из причин, по которой я продолжал искать, заключается в следующем: если это не жизнь, то что это?” - говорит он.

Стил и его коллеги сообщили ранее в этом месяце, что сложная органика в ALH84001 была создана без участия жизни и что виной тому обычные химические реакции, которые происходят, когда подземные жидкости взаимодействуют с камнями и минералами.

“Означает ли это, что в этом метеорите нет марсианской жизни? Ну, нет, я не могу этого доказать”, - говорит Стил. “Если там и существует марсианский организм, он не показывает нам чего-то общего с земными организмами. Это что-то совершенно другое, и я все еще в поисках этого ”.

Могут ли подобные геологические реакции быть источником марсианского метана, или органики, которая засоряет планету, или скальных покрытий в Езеро? Астробиологи говорят, что это вполне правдоподобно. Марс - это другой мир, место с экзотической химией и пейзажами, которые, хотя и выглядят смутно знакомыми, все равно остаются потусторонними.

“Снова и снова Марс демонстрирует, что это не Земля. Это не древняя Земля, застывшая во времени”, - говорит Уильямс. “Это собственная развивающаяся планета, и процессы, которые там происходят, некоторые из них все еще похожи на земные, а некоторые очень чужды”.