Потенциальные химические следы древней микробной жизни обнаружены на Марсе

Фото из открытых источников

Марсоход NASA Perseverance исследовал и отобрал образцы магматических и осадочных пород в кратере Джезеро, чтобы охарактеризовать ранние геологические процессы на Марсе и условия его обитания, а также найти потенциальные биосигнатуры. Войдя в долину Неретва на западном краю кратера Джезеро, марсоход исследовал характерные выходы аргиллитов и конгломератов формации Брайт-Энджел. В новой статье в журнале Nature учёные сообщают о подробном геологическом, петрографическом и геохимическом исследовании этих пород.

«Когда марсоход прибыл на планету Брайт-Энджел и начал измерять состав местных пород, команда сразу же была поражена тем, насколько они отличаются от того, что мы видели раньше», — рассказал Майкл Тайс, геобиолог и астробиолог из Техасского университета A&M. «Они продемонстрировали наличие химического цикла, который организмы на Земле могут использовать для производства энергии. А когда мы присмотрелись еще внимательнее, то увидели вещи, которые легко объяснить ранней марсианской жизнью, но очень трудно объяснить только геологическими процессами».

Живые существа совершают химические процессы, которые обычно происходят в природе при наличии достаточного количества времени и соответствующих обстоятельств.

Насколько известно на сегодняшний день, некоторые химические процессы, сформировавшие эти породы, требовали либо высоких температур, либо жизни, но мы не видим здесь свидетельств высоких температур.

«Однако эти выводы требуют проведения экспериментов и, в конечном итоге, лабораторного изучения образца здесь, на Земле, чтобы полностью исключить объяснения без жизни», - отмечают ученые.

Формация Брайт-Энджел состоит из осадочных пород, отложенных водой, включая аргиллиты (мелкозернистые осадочные породы, состоящие из ила и глины) и слоистые пласты, которые указывают на динамичную среду текущих рек и стоячей воды.

Используя комплекс приборов Perseverance, включая спектрометры SHERLOC и PIXL, учёные обнаружили органические молекулы и небольшие скопления минералов, которые, по-видимому, образовались в результате окислительно-восстановительных реакций — химических процессов, включающих перенос электронов. На Земле эти процессы часто обусловлены биологической активностью.

Среди наиболее ярких особенностей — крошечные узелки и «фронты реакции», прозванные командой марсохода «маковыми зернами» и «пятнами леопарда», обогащенные фосфатом 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 позволяет предположить, что они образовались в результате окислительно-восстановительного цикла железа и серы», — сказал Тайс. «На Земле подобные вещи иногда образуются в отложениях, где микробы питаются органическими веществами и «дышат» ржавчиной и сульфатами. Их присутствие на Марсе ставит вопрос: могли ли там происходить подобные процессы?»

Прибор SHERLOC обнаружил рамановскую спектральную особенность, известную как G-полоса, которая является признаком органического углерода, в нескольких породах Брайт-Энджел.

Самые сильные сигналы поступили с места под названием Храм Аполлона, где вивианит и грейгит были в наибольшем количестве.

«Такое совместное расположение органического вещества и минералов, чувствительных к окислительно-восстановительному потенциалу, весьма убедительно», — сказал Тайс.

Это говорит о том, что органические молекулы могли играть определенную роль в химических реакциях, в результате которых образовались эти минералы.

Ученые отмечают, что важно понимать, что «органический» не обязательно означает созданный живыми существами. Это просто означает наличие большого количества углерод-углеродных связей.

«Есть и другие процессы, которые могут создавать их, помимо жизни. Обнаруженное здесь органическое вещество могло быть образовано как абиотическими процессами, так и живыми организмами», - поясняют авторы исследования. «Если бы он был произведен живыми существами, он должен был бы разрушиться под воздействием химических реакций, радиации или тепла, чтобы образовался G-диапазон, который мы наблюдаем сейчас».

В исследовании излагаются два возможных сценария: один, в котором эти реакции происходили абиотически (под влиянием геохимических процессов), и другой, в котором микробная жизнь могла повлиять на реакции, как это происходит на Земле.

Поразительно, но хотя некоторые особенности конкреций и реакционных фронтов могли быть вызваны 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 доступные нам способы исследования этих пород на марсоходе указывают на то, что они никогда не подвергались нагреванию, способному привести к появлению пятен леопарда и семян мака», — сказал Тайс. «Если это так, то нам следует серьезно рассмотреть возможность того, что они были созданы существами, похожими на бактерии, которые жили в грязи марсианского озера более трех миллиардов лет назад».

Хотя группа подчеркивает, что полученные данные не являются окончательным доказательством существования жизни в прошлом, полученные данные соответствуют критериям NASA для потенциальных биосигнатур — особенностей, которые требуют дальнейшего изучения для определения их биологического или абиотического происхождения.

Perseverance собрал образец керна из формации Bright Angel, названной Sapphire Canyon, который теперь хранится в герметичной трубке, перевозимой марсоходом.

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 те, которые 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 больше тестов, чтобы определить самые высокие температуры, которым подвергались эти породы, и могут ли высокотемпературные геохимические процессы по-прежнему оставаться наилучшим способом объяснения потенциальных биосигнатур. Параллели между марсианскими и земными процессами поразительны — с одним важным отличием», - резюмировали они. «Удивительно, как жизнь могла использовать одни и те же процессы на Земле и Марсе примерно в одно и то же время. Мы видим доказательства того, что микроорганизмы реагируют с железом и серой с органическим веществом таким же образом в породах того же возраста на Земле, но мы никогда не сможем увидеть в древних породах здесь те же особенности, которые мы видим на Марсе».

Тектоника плит слишком сильно нагрела все наши горные породы, чтобы сохранить их в таком состоянии. Увидеть их такими на другой планете — это нечто особенное и захватывающее.