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

Результаты, опубликованные большой международной группой учёных, сосредоточены на районе кратера Джезеро, известном как формация Брайт-Энджел — название, выбранное по названию местности в Национальном парке Гранд-Каньон из-за светлого цвета марсианских пород. Эта область в долине Неретва на Марсе содержит мелкозернистые аргиллиты, богатые окисленным железом (ржавчиной), фосфором, серой и, что особенно важно, органическим углеродом. Хотя органический углерод, возможно, неживого происхождения, например, метеоритов, уже находили на Марсе, такое сочетание материалов могло быть богатым источником энергии для ранних микроорганизмов.

«Когда марсоход прибыл на Брайт-Энджел и начал измерять состав местных пород, команда сразу же была поражена тем, насколько они отличаются от того, что мы видели раньше», — сказал Тайс, геобиолог и астробиолог из Департамента геологии и геофизики.

«Они продемонстрировали доказательства химического цикла, который организмы на Земле могут использовать для производства энергии. А когда мы присмотрелись ещё внимательнее, то увидели вещи, которые легко объяснить ранней марсианской жизнью, но очень сложно объяснить только геологическими процессами».

Тайс продолжил объяснять: «Живые организмы совершают химические процессы, которые обычно происходят в природе при достаточном времени и благоприятных условиях. Насколько нам известно, некоторые химические процессы, сформировавшие эти породы, требовали либо высоких температур , либо жизни, а свидетельств высоких температур здесь мы не видим. Однако эти выводы требуют экспериментов и, в конечном счёте, лабораторного изучения образца здесь, на Земле, чтобы полностью исключить объяснения без жизни».

Окно в водное прошлое Марса

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 с текущими реками и стоячей водой. Используя набор инструментов 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 конкреции и «реакционные фронты», прозванные командой марсохода «маковыми зёрнами» и «пятнами леопарда», — обогащенные фосфатом железа (вероятно, вивианитом) и сульфидом железа (вероятно, грейгитом). Эти минералы обычно образуются в низкотемпературных условиях, богатых водой, 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 образования иногда образуются в отложениях, где микробы питаются органикой и „дышат“ ржавчиной и сульфатами. Их присутствие на Марсе поднимает вопрос: могли ли там происходить аналогичные процессы?»

Органическое вещество и окислительно-восстановительная химия

Прибор SHERLOC обнаружил в нескольких породах Брайт-Энджел спектральную особенность, известную как G-полоса, характерную для органического углерода . Самые сильные сигналы были получены с участка под названием «Храм Аполлона», где вивианит и грейгит были наиболее распространены.

«Такое совместное расположение органического вещества и минералов, чувствительных к окислительно-восстановительному потенциалу, весьма убедительно», — сказал Тайс. «Это предполагает, что органические молекулы могли играть определённую роль в химических реакциях, приведших к образованию этих минералов».

Тайс отмечает, что важно понимать, что «органический» не обязательно означает образованный живыми существами.

«Это просто означает наличие большого количества углерод-углеродных связей», — пояснил он. «Существуют и другие процессы, которые могут их создавать, помимо жизни. Обнаруженное здесь органическое вещество могло быть образовано как абиотическими процессами, так и живыми организмами. Если бы оно было создано живыми организмами, оно должно было бы подвергнуться разложению под действием химических реакций, радиации или тепла, чтобы образовалась та самая G-полоса, которую мы наблюдаем сейчас».

В исследовании рассматриваются два возможных сценария: один из них предполагает абиотические реакции (под влиянием геохимических процессов), а другой – влияние микробной жизни на эти реакции, как это происходит на Земле. Примечательно, что, хотя некоторые особенности конкреций и реакционных фронтов могли быть обусловлены абиотическими реакциями между органическим веществом и железом, известные геохимические процессы, способные сформировать особенности, связанные с серой, обычно работают только при относительно высоких температурах.

«Все доступные нам методы исследования этих пород на марсоходе указывают на то, что они никогда не подвергались нагреванию, способному привести к появлению пятен леопарда и маковых зерен», — сказал Тайс. «Если это так, нам следует серьёзно рассмотреть возможность того, что они были созданы существами, похожими на бактерии, которые обитали в грязи марсианского озера более трёх 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.

Образец, который стоит вернуть

Perseverance собрал образец керна из формации Брайт-Энджел, получивший название « Сапфировый каньон », который сейчас 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 искать микроокаменелости, если они существуют. Мы также сможем провести дополнительные исследования, чтобы определить самые высокие температуры, которым подвергались эти породы, и выяснить, могут ли высокотемпературные геохимические процессы по-прежнему быть наилучшим способом объяснить потенциальные биосигнатуры».

Тайс, долгое время изучавший древние микробные экосистемы на Земле, отметил, что параллели между марсианскими и земными процессами поразительны, но есть одно важное отличие.

«Удивительно, как жизнь могла использовать одни и те же процессы на Земле и Марсе примерно в одно и то же время», — сказал он.

Мы видим свидетельства того, что микроорганизмы взаимодействуют 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 Марса те же особенности, что и здесь. Тектоника плит слишком сильно нагрела все наши породы, чтобы они сохранились в таком состоянии. Увидеть их такими на другой планете — это нечто особенное и захватывающее.