Лазерный прибор, испытанный на Земле, поможет обнаружить микробные окаменелости на Марсе

Учёные нашли способ проверить гипотезу о существовании древней микробной жизни на Марсе. Они доказали, что могут обнаруживать окаменелости микробов в образцах гипса — сульфатной породы, аналогичной марсианской.

«Наши результаты предоставляют методологическую основу для обнаружения биомаркеров в сульфатных минералах Марса, что потенциально может направлять будущие миссии по исследованию планеты», — сказал Юсеф Селлам, аспирант Физического института Бернского университета и первый автор статьи в Frontiers in Astronomy and Space Sciences.

«Наш лазерный абляционно-ионизационный масс-спектрометр, прототип прибора для космических полётов, может эффективно обнаруживать биомаркеры в сульфатных минералах. Эта технология может быть интегрирована в будущие марсоходы или посадочные модули для анализа на месте».

Вода, которая исчезла

Миллиарды лет назад вода на Марсе высохла. Гипс и другие сульфаты образовались при испарении водоёмов, оставив минералы, которые выпали в осадок и потенциально могли законсервировать любую органическую жизнь. Это означает, что если там жили микробы, такие как бактерии, следы их присутствия могли сохраниться в виде окаменелостей.

«Гипс широко обнаружен на поверхности Марса и известен своим исключительным потенциалом для фоссилизации (окаменения), — пояснил Селлам. — Он образуется быстро, захватывая микроорганизмы до их разложения, и сохраняет биологические структуры и химические биомаркеры».

Но чтобы идентифицировать эти микробные окаменелости, сначала нужно доказать, что мы можем найти подобные окаменелости в местах, где, как мы знаем, такие микробы существовали — например, в средиземноморских гипсовых формациях, сформировавшихся во время Мессинского пика солёности.

«Мессинский пик солёности произошёл, когда Средиземное море было отрезано от Атлантического океана, — сказал Селлам. — Это привело к быстрому испарению, в результате чего море стало гиперсолёным и отложило толстые слои эвапоритов, включая гипс. Эти отложения являются отличным земным аналогом марсианских сульфатных отложений».

Учёные выбрали прибор, который можно использовать в космическом полёте: миниатюрный лазерный масс-спектрометр, способный анализировать химический состав образца с детализацией до микрометра.

Они взяли образцы гипса из карьера Сиди-Бутбаль в Алжире и проанализировали их с помощью масс-спектрометра и оптического микроскопа, руководствуясь критериями, которые помогают отличить потенциальные микробные окаменелости от природных образований.

К ним относятся: неправильная, извилистая и потенциально полая морфология, наличие химических элементов, необходимых для жизни, углеродистого материала, а также минералов, таких как глина или доломит, на образование которых может влиять присутствие бактерий.

Жизнь на Марсе?

Учёные идентифицировали в алжирском гипсе длинные извилистые окаменелые нити, которые ранее интерпретировались как бентосные водоросли или цианобактерии, а теперь считаются сероокисляющими бактериями, такими как Beggiatoa. Они были встроены в гипс и окружены доломитом, глинистыми минералами и пиритом.

Присутствие этих минералов сигнализирует о наличии органической жизни, потому что прокариоты — клетки без ядра — поставляют элементы, необходимые для образования глины. Они также способствуют образованию доломита в кислой среде, подобной марсианской, повышая щёлочность вокруг себя и концентрируя ионы в своих клеточных оболочках.

Для образования доломита внутри гипса без присутствия органической жизни потребовались бы высокие температуры и давление, которые обезводили бы гипс и которые не соответствуют нашим знаниям о марсианской среде.

Если масс-спектрометры обнаружат присутствие глины и доломита в марсианском гипсе в дополнение к другим биомаркерам, это может стать ключевым сигналом об окаменелой жизни. Этот вывод можно усилить, проанализировав другие присутствующие химические минералы и найдя похожие нити органического происхождения.

«Хотя наши выводы убедительно подтверждают биогенное происхождение окаменелых нитей в гипсе, различение истинных биомаркеров и абиогенных минеральных образований остаётся сложной задачей, — предупредил Селлам. — Дополнительный независимый метод обнаружения повысил бы уверенность в обнаружении жизни. Кроме того, у Марса есть уникальные условия окружающей среды, которые могут повлиять на сохранность биомаркеров в течение геологических периодов. Необходимы дальнейшие исследования».

«Это исследование — первое астробиологическое исследование с участием Алжира и первое, в котором используется алжирский земной аналог для Марса, — сказал Селлам. — Как алжирский исследователь, я невероятно горд тем, что представил свою страну в области планетологии. Эта работа также посвящена памяти моего отца, который был для меня огромной опорой и источником поддержки. Потерять его во время этого исследования было одним из самых трудных моментов в моей жизни. Я надеюсь, что он гордится тем, чего я достиг».