Гигантская цепочка органических молекул – лучший признак наличия жизни на Марсе

Фото из открытых источников

Обнаруженные в камне на Марсе органические молекулы не могут быть полностью объяснены небиологическими процессами, и «разумно предположить», что эти странные органические молекулы могли образоваться в результате деятельности живых организмов, сообщает группа исследователей под руководством НАСА в новом исследовании. Однако это не означает, что ученые нашли неопровержимые доказательства существования жизни на Марсе, предупреждают они.

В марте 2025 года ученые сообщили об открытии самых крупных органических молекул, когда-либо обнаруженных на Марсе. Эти длинные цепочки, состоящие из водорода и углерода, могут быть фрагментами жирных кислот, которые часто образуются в результате биологических процессов.

В статье, недавно опубликованной в журнале Astrobiology, исследователи проанализировали многочисленные способы образования этих органических молекул. Используя математическое моделирование, информацию с марсохода Curiosity и данные недавних экспериментов по радиолизу, которые оценивают, как молекулы разрушаются под воздействием радиации, исследователи отмотали время на миллиарды лет назад, чтобы экстраполировать, насколько распространенными могли быть эти молекулы в момент их первоначального образования.

Речь идёт об органических молекулах, называемых алканами. Это углеводороды, длинные цепочки из 10–12 атомов углерода с множеством атомов водорода, присоединенных к каждому атому углерода. Если окончание их названий кажется вам знакомым, это потому, что к семейству алканов относятся этан, метан, пропан и бутан — хотя эти цепочки гораздо короче. Алкановые цепочки из 12 и более атомов углерода чаще образуются в результате биологических процессов.

Эти удивительно крупные молекулы внедрены в камберлендский аргиллит — мелкозернистую осадочную породу, образовавшуюся на дне древнего марсианского озера под названием Йеллоунайф-Бей. Марсоход «Кьюриосити» впервые пробурил этот камень еще в 2013 году и с тех пор провел различные анализы с помощью своей бортовой химической лаборатории — прибора для анализа образцов на Марсе (Sample Analysis at Mars).

Однако исследователи обнаружили эти органические молекулы лишь около года назад, предварительно нагрев образец до 1100 градусов по Цельсию в поисках аминокислот. Вместо строительных блоков белков, однако, они обнаружили следы самых крупных органических молекул, когда-либо найденных на Марсе.

В недавнем исследовании ученые вернули время вспять для этого образца, экстраполировав, насколько распространены были эти молекулы миллиарды лет назад, когда они отложились в аргиллите.

Содержание алканов в образце составляет от 30 до 50 частей на миллиард (ppb), но камберлендский аргиллит подвергался воздействию сильной радиации на поверхности Марса около 80 миллионов лет. В результате его органические вещества разложились под воздействием многовековой бомбардировки энергетическими частицами с Солнца и из Вселенной в целом.

«Учитывая геологическую историю и термическую зрелость органических веществ, сохранившихся в образце из Камберленда, разумно предположить, что извлеченный материал составляет лишь малую долю (возможно, на несколько порядков меньше) от первичного содержания липидов, которое было бы включено в осадочный слой при его отложении два с половиной миллиарда лет назад», — пояснили исследователи в статье.

Используя результаты предыдущих экспериментов по радиолизу в качестве ориентира, исследователи рассчитали «консервативное» начальное содержание алканов, или жирных кислот, из которых они образовались, в диапазоне от 120 до 7700 ppb. Таким образом, могут ли абиотические источники объяснить значительные количества этих веществ, или же они образовались в результате биологических процессов?

Исследователи рассмотрели множество сценариев. Во-первых, они изучили космическое происхождение. Межпланетные пылевые частицы (МПП) и метеориты часто доставляют органические молекулы на поверхность Марса. Но исследователи пришли к выводу, что эти процессы вряд ли объясняют обилие органических веществ в образце из Камберленда, поскольку МПП не могут проникать сквозь горные породы, и нет никаких признаков ударов метеоритов.

Во втором сценарии органические молекулы оседают на поверхности после отделения от атмосферы, но древняя атмосферная дымка Марса не была достаточно густой, чтобы объяснить наблюдаемое обилие.

Взаимодействие воды с горными породами могло внести свой вклад, но обычно оно приводит к образованию более мелких органических молекул. Молекулы жирных кислот могут образовываться другим путем, но для этого требуются высокие температуры, а в Камберленде нет признаков того, что он был должным образом нагрет.

Несмотря на эти опровергнутые теории, один небиологический процесс все же имеет под собой основания: исследователи не могут исключить, что часть органических веществ образовалась абиотически в гидротермальных системах Марса и была перенесена на поверхность водными, богатыми органическими веществами жидкостями.

«Чтобы внести ясность, мы не утверждаем, что в камберлендских аргиллитах были найдены доказательства существования древней марсианской жизни», — говорится в статье исследователей.

Тем не менее, образец из Камберленда богат множеством полезных молекулярных веществ, имеющих биологическое значение. К ним относятся глинистые минералы, образующиеся в присутствии воды, питательные нитраты — тип углерода, связанный с биологическими процессами, и сера, которая помогает сохранять органические молекулы.

Кратер Гейл, где находится залив Йеллоунайф, также содержал воду на протяжении бесчисленных миллионов лет, что, по-видимому, дало химическим процессам, способствовавшим зарождению жизни, достаточно времени для смешивания и сочетания множества молекул.

Однако возможности марсохода Curiosity по анализу даже более крупных молекул, которые с большей вероятностью связаны с биологическими процессами, могут быть ограничены из-за необходимости их разделения и идентификации. Подобные анализы, даже на Земле, «всегда сопряжены с компромиссами», — заявил соавтор исследования Кристофер Хаус, профессор геонаук в Колледже наук о Земле и минералах Пенсильванского государственного. «Таким образом, Curiosity может обнаруживать более крупные органические молекулы, но не с той точностью, которая сделала идентификацию этих конкретных молекул убедительной».

Следующий шаг — проведение экспериментальных исследований на Земле, имитирующих камберлендский аргиллит и марсианскую среду, чтобы выяснить, как органические молекулы, такие как жирные кислоты, реагируют на марсианские условия. (Конечная цель — получить образцы настоящего марсианского аргиллита в рамках миссии по доставке образцов на Марс, хотя в настоящее время это весьма туманная перспектива.)

Существование жизни на Марсе в прошлом или настоящем также туманно, но у поклонников теории внеземного цивилизованного происхождения есть основания для оптимизма. «Исследователи говорят, что, поскольку рассмотренные ими небиологические источники не смогли полностью объяснить обилие органических соединений, разумно предположить, что они могли образоваться в результате деятельности живых организмов», — говорится в заявлении представителей НАСА.

По стечению обстоятельств, микробные процессы, которые могли произвести эти органические вещества, возможно, возникли на Земле примерно в то же время, в архейскую эпоху. Учитывая, что марсоход Perseverance также обнаружил потенциальные биосигнатуры в 2025 году, ответ на главный вопрос становится еще более загадочным.