Новое исследование, соавтором которого выступил геолог Техасского университета A&M доктор Майкл Тайс, выявило потенциальные химические признаки древней марсианской микробной жизни в породах, изученных марсоходом NASA Perseverance.
Результаты, опубликованные большой международной командой учёных, сосредоточены на регионе кратера Йезеро, известном как образование Брайт Энджел. Это название было выбрано из-за сходства с местами в национальном парке Гранд-Каньон, поскольку марсианские породы здесь имеют светлый цвет. Эта область в канале Неретва-Валлис содержит мелкозернистые аргиллиты, богатые окисленным железом (ржавчиной), фосфором, серой и, особенно, органическим углеродом. Хотя органический углерод, потенциально из неживых источников, таких как метеориты, был обнаружен на Марсе и ранее, такая комбинация материалов могла бы стать богатым источником энергии для ранних микроорганизмов.
«Когда марсоход вошёл в район Брайт Энджел и начал измерять состав местных пород, команда была поражена тем, насколько они отличаются от того, что мы видели раньше», — сказал Тайс, геобиолог и астробиолог кафедры геологии и геофизики.
«Они показали признаки химических циклов, которыми организмы на Земле могут воспользоваться для производства энергии. И когда мы присмотрелись ещё внимательнее, мы увидели вещи, которые легко объяснить ранней марсианской жизнью, но очень трудно объяснить только геологическими процессами», — добавил он.
Тайс объяснил, что «живые существа осуществляют химические реакции, которые в любом случае происходят в природе, если есть достаточно времени и подходящие условия. Насколько нам известно, некоторые из химических процессов, сформировавших эти породы, требовали либо высоких температур, либо жизни, и мы не видим здесь свидетельств высоких температур. Однако для окончательного исключения объяснений без участия жизни необходимы эксперименты и, в конечном итоге, лабораторное изучение образцов здесь, на Земле».
Команда опубликовала свои выводы в журнале Nature.
Образование 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 марсохода 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 реакций», прозванные командой ровера «маковыми зёрнами» и «леопардовыми пятнами», обогащённые фосфатом железа (вероятно, вивианитом) и сульфидом железа (вероятно, грейгитом). Эти минералы обычно образуются в низкотемпературных средах, богатых водой, и часто связаны с микробным метаболизмом.
«Дело не только в минералах, дело 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 потребляют органическое вещество и «дышат» ржавчиной и сульфатом. Их присутствие на Марсе поднимает вопрос: могли ли подобные процессы происходить там?»
Инструмент SHERLOC обнаружил спектральную особенность Рамана, известную как G-полоса, признак органического углерода, в нескольких породах Брайт Энджел. Самые сильные сигналы поступили с участка под названием «Храм Аполлона», где вивианит и грейгит были наиболее распространены.
«Это совместное расположение органического вещества и минералов, чувствительных к окислительно-восстановительным процессам, очень убедительно, — сказал Тайс. — Это говорит о том, что органические молекулы могли играть роль в химических реакциях, которые сформировали эти минералы».
Тайс отмечает, что важно понимать, что «органический» не обязательно означает сформированный живыми существами. «Это просто означает наличие множества углерод-углеродных связей», — пояснил он. «Существуют и другие процессы, которые могут их создавать, помимо жизни. Органическое вещество, обнаруженное здесь, могло быть произведено абиотическими процессами или живыми существами. Если оно было произведено живыми существами, оно должно было быть разрушено химическими реакциями, радиацией или теплом, чтобы образовалась G-полоса, которую мы наблюдаем сейчас».
Исследование описывает два возможных сценария: один, в котором эти реакции происходили абиотически (под воздействием геохимических процессов), и другой, в котором микробная жизнь могла повлиять на реакции, как это происходит на Земле. Поразительно, но хотя некоторые особенности узелков и фронтов реакций могли быть произведены абиотическими реакциями между органическим веществом и железом, известные геохимические процессы, которые могли бы произвести особенности, связанные с серой, обычно работают только при относительно высоких температурах.
«Все способы, которыми мы изучаем эти породы на марсоходе, позволяют предположить, что они никогда не подвергались нагреву, который мог бы произвести «леопардовые пятна» и «маковые зёрна», — сказал Тайс. «Если это так, мы должны серьёзно рассмотреть возможность того, что они были созданы существами, похожими на бактерии, жившими в грязи в марсианском озере более трёх миллиардов лет назад».
Хотя команда подчёркивает, что доказательства не являются окончательным доказательством прошлой жизни, результаты соответствуют критериям NASA для «потенциальных биосигнатур» — особенностей, которые требуют дальнейшего изучения, чтобы определить, являются ли они биологическими или абиотическими по происхождению.
Марсоход Perseverance собрал керновый образец из образования Брайт Энджел, названный «Сапфир Каньон», который сейчас хранится в герметичной трубке, переносимой ровером. Этот образец входит в число тех, которые планируется вернуть на Землю в рамках потенциальной будущей миссии.
«Возвращение этого образца на Землю позволит нам проанализировать его с помощью инструментов, 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 микрофоссилии, если они существуют. Мы также сможем провести дополнительные тесты, чтобы определить максимальные температуры, которым подвергались эти породы, и выяснить, могут ли геохимические процессы при высоких температурах всё ещё быть лучшим объяснением потенциальных биосигнатур».
Тайс, который долгое время изучал древние микробные экосистемы на Земле, сказал, что параллели между марсианскими и земными процессами поразительны — с одним важным отличием. «Что удивительно, так это то, как жизнь могла использовать некоторые из тех же процессов на Земле и Марсе примерно в одно и то же время», — сказал он. «Мы видим доказательства того, что микроорганизмы реагировали с железом и серой, используя органическое вещество 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 тектоническими плитами нагрела все наши породы слишком сильно, чтобы сохранить их таким образом. Видеть их такими на другой планете — это особенное и впечатляющее зрелище».
Предоставлено Техасским университетом A&M.