Данные марсохода Perseverance указывают на возможное присутствие древней микробной жизни

Новое исследование, соавтором которого выступил геолог из Техасского университета A&M доктор Майкл Тайс, выявило потенциальные химические сигнатуры древней марсианской микробной жизни в породах, изученных марсоходом NASA Perseverance.

Результаты, опубликованные в журнале Nature большой международной командой учёных, сосредоточены на регионе кратера Езеро, известном как формация Bright Angel. Эта область в канале Неретва Валлис содержит мелкозернистые аргиллиты, богатые окисленным железом (ржавчиной), фосфором, серой и, что наиболее важно, органическим углеродом. Хотя органический углерод, потенциально из неживых источников, находили на Марсе и раньше, эта комбинация материалов могла быть богатым источником энергии для ранних микроорганизмов.

"Когда марсоход вошёл в Bright Angel и начал измерять состав местных пород, команда сразу была поражена тем, насколько они отличаются от всего, что мы видели раньше", — сказал Тайс. "Они показали свидетельства химического цикла, которым организмы на Земле могут воспользоваться для производства энергии. А когда мы присмотрелись ещё ближе, мы увидели вещи, которые легко объяснить ранней марсианской жизнью, но очень трудно объяснить только геологическими процессами".

Тайс пояснил, что "живые существа осуществляют химию, которая в любом случае обычно происходит в природе при достаточном времени и правильных обстоятельствах. Насколько нам известно, для некоторых химических процессов, сформировавших эти породы, требовались либо высокие температуры, либо жизнь, и мы не видим здесь свидетельств высоких температур. Однако эти выводы требуют экспериментов и, в конечном счёте, лабораторного изучения образца здесь, на Земле, чтобы полностью исключить объяснения без участия жизни".

Окно в водное прошлое Марса

Формация Bright Angel сложена осадочными породами, отложенными водой, включая аргиллиты и слоистые пласты, что указывает на динамичную среду текущих рек и стоячей воды. С помощью приборов Perseverance, включая спектрометры SHERLOC и PIXL, учёные обнаружили органические молекулы и небольшие скопления минералов, которые, по-видимому, образовались в результате "редокс-реакций" — химических процессов с переносом электронов. На Земле эти процессы часто обусловлены биологической активностью.

Среди наиболее поразительных особенностей — крошечные конкреции и "реакционные фронты", обогащённые фосфатом закисного железа (вероятно, вивианитом) и сульфидом железа (вероятно, грейгитом). Эти минералы обычно образуются в низкотемпературных, богатых водой средах и часто связаны с микробным метаболизмом.

"Дело не только в минералах, но и в том, как они расположены в этих структурах, что указывает на их формирование через редокс-циклы железа и серы", — сказал Тайс. "На Земле подобные вещи иногда образуются в осадках, где микробы потребляют органическое вещество и 'дышат' ржавчиной и сульфатом. Их присутствие на Марсе поднимает вопрос: могли ли там происходить аналогичные процессы?"

Органическое вещество и редокс-химия

Прибор SHERLOC обнаружил в нескольких породах Bright Angel особенность в спектре комбинационного рассеяния, известную как G-полоса — сигнатуру органического углерода. Самые сильные сигналы поступили с участка "Apollo Temple", где вивианит и грейгит были наиболее обильны.

"Это совместное расположение органического вещества и редокс-чувствительных минералов очень убедительно", — сказал Тайс. "Оно предполагает, что органические молекулы могли играть роль в запуске химических реакций, которые сформировали эти минералы".

Тайс отмечает, что важно понимать: "органическое" не обязательно означает "образовано живыми существами". "Это просто означает наличие множества углерод-углеродных связей. Есть и другие процессы, кроме жизни, которые могут их создавать. Органическое вещество, обнаруженное здесь, могло быть произведено абиотическими процессами или живыми существами. Если оно было произведено живыми существами, то должно было подвергнуться деградации из-за химических реакций, радиации или тепла, чтобы образовать наблюдаемую нами сейчас G-полосу".

В исследовании изложены два возможных сценария: один, в котором эти реакции происходили абиотически, и другой, в котором микробная жизнь могла влиять на реакции, как это происходит на Земле. Примечательно, что хотя некоторые особенности конкреций и реакционных фронтов могли быть произведены абиотическими реакциями между органическим веществом и железом, известные геохимические процессы, которые могли бы создать особенности, связанные с серой, обычно работают только при относительно высоких температурах.

"Все способы, которыми мы можем исследовать эти породы на марсоходе, указывают на то, что они никогда не нагревались так, чтобы это могло создать эти особенности", — сказал Тайс. "Если это так, мы должны серьёзно рассмотреть возможность того, что они были созданы существами, подобными бактериям, жившим в иле марсианского озера более трёх миллиардов лет назад".

Хотя команда подчёркивает, что доказательства не являются окончательным подтверждением прошлой жизни, результаты соответствуют критериям NASA для "потенциальных биосигнатур" — особенностей, требующих дальнейшего изучения для определения их биологического или абиотического происхождения.

Образец, достойный возвращения

Perseverance собрал керн из формации Bright Angel, названный "Sapphire Canyon", который теперь хранится в запаянной трубке на борту марсохода. Этот образец входит в число приоритетных для возвращения на Землю в рамках потенциальной будущей миссии.

"Возвращение этого образца на Землю позволит нам проанализировать его с помощью приборов, гораздо более чувствительных, чем всё, что мы можем отправить на Марс", — сказал Тайс. "Мы сможем изучить изотопный состав органического вещества, мелкомасштабную минералогию и даже поискать микроокаменелости, если они существуют. Мы также сможем провести дополнительные тесты, чтобы определить максимальные температуры, которые испытывали эти породы, и могут ли высокотемпературные геохимические процессы всё ещё быть лучшим объяснением для потенциальных биосигнатур".

Тайс, долгое время изучавший древние микробные экосистемы на Земле, сказал, что параллели между марсианскими и земными процессами поразительны — с одной важной разницей.

"Захватывающе то, 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, что микроорганизмы реагировали с железом и серой с органическим веществом таким же образом в породах того же возраста на Земле, но мы никогда не смогли бы увидеть точно такие же особенности, которые мы видим на Марсе, в старых породах здесь. Обработка тектоникой плит нагрела все наши породы слишком сильно, чтобы сохранить их таким образом. Это особенная и впечатляющая возможность — увидеть их в таком виде на другой планете".