Древние микробы или их останки могут быть найдены в ледяных отложениях Марса во время будущих миссий на красную планету. Воспроизводя условия Марса в лаборатории, группа исследователей из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА и Университета штата Пенсильвания продемонстрировала, что фрагменты молекул, из которых состоят белки бактерий E. coli, если они присутствуют в вечной мерзлоте и ледяных шапках Марса, могут оставаться неповреждёнными более 50 миллионов лет, несмотря на суровое и непрерывное воздействие космической радиации.
Исследование опубликовано в журнале Astrobiology
В исследовании, опубликованном в журнале Astrobiology, учёные рекомендовали будущим миссиям, ищущим жизнь на Марсе, исследовать места с чистым льдом или вечной мерзлотой, в которой преобладает лёд, в отличие от изучения горных пород, глины или почвы.
«Пятьдесят миллионов лет — это намного больше, чем ожидаемый возраст некоторых современных поверхностных ледяных отложений на Марсе, которым часто не более двух миллионов лет. Это означает, что любая органическая жизнь, присутствующая во льду, будет сохранена», — сказал соавтор исследования Крис Хаус, профессор геологии, сотрудник Институтов наук о жизни Хака, Института Земли и экологических систем и директор Консорциума Университета штата Пенсильвания по планетарным и экзопланетным наукам и технологиям. «Это означает, что если на поверхности Марса есть бактерии, будущие миссии смогут их обнаружить».
Исследовательская группа под руководством автора-корреспондента Александра Павлова, учёного-космонавта из НАСА Годдарда, который в 2001 году защитил докторскую диссертацию по наукам о Земле в Университете штата Пенсильвания, поместила и запечатала бактерии E. coli в пробирки с растворами чистого водяного льда. Другие образцы E. coli были смешаны с водой и ингредиентами, найденными в отложениях Марса, такими как силикатные породы и глина.
Учёные заморозили образцы и поместили их в камеру гамма-излучения в Центре радиационной науки и инженерии Университета штата Пенсильвания, которая была охлаждена до минус 60 градусов по Фаренгейту — температуры ледяных регионов на Марсе. Затем образцы подверглись воздействию радиации, эквивалентной 20 миллионам лет воздействия космических лучей на поверхности Марса, были упакованы в вакуум и транспортированы обратно в НАСА Годдард в холодных условиях для анализа аминокислот.
Исследователи смоделировали дополнительные 30 лет радиации в течение общего периода в 50 миллионов лет.
В чистом водяном льду более 10% аминокислот — молекулярных строительных блоков белков — из образца E. coli пережили смоделированный 50-миллионный период, в то время как образцы, содержащие марсианские отложения, разлагались в 10 раз быстрее и не выжили.
В исследовании 2022 года, проведённом той же группой учёных из НАСА, было обнаружено, что аминокислоты, сохранённые в смеси из 10% водяного льда и 90% марсианской почвы, разрушались быстрее, чем образцы, содержащие только отложения.
«Основываясь на результатах исследования 2022 года, считалось, что органический материал в льду или только в воде будет разрушаться ещё быстрее, чем смесь из 10% воды», — сказал Павлов. «Поэтому было удивительно обнаружить, что органические материалы, помещённые в водяной лёд, разрушаются гораздо медленнее, чем образцы, содержащие воду и почву».
Такое разрушение могло быть связано со скользкой плёнкой, которая образуется в местах соприкосновения льда с минералами, предположили исследователи, позволяя радиации достигать и разрушать аминокислоты.
«Пока лёд твёрдый, вредные частицы, созданные радиацией, остаются на месте и, возможно, не могут достичь органических соединений», — сказал Павлов. «Эти результаты показывают, что чистые ледяные или преимущественно ледяные регионы являются идеальным местом для поиска недавнего биологического материала на Марсе».
Кроме того, исследователи проверили органический материал при температурах, аналогичных температурам на Европе, ледяном спутнике Юпитера, и Энцеладе, ледяном спутнике Сатурна. Они обнаружили, что эти ещё более низкие температуры ещё больше снизили скорость ухудшения состояния.
Результаты обнадеживают миссию НАСА Europa Clipper, которая будет исследовать ледяную оболочку и океан Европы, четвёртого по величине из 95 спутников Юпитера. Europa Clipper была запущена в 2024 году и преодолевает 1,8 миллиарда миль, чтобы достичь Юпитера в 2030 году. Она проведёт 49 близких пролётов Европы, чтобы оценить, есть ли на планете места под поверхностью, которые могли бы поддерживать жизнь.
Для исследования льда на Марсе первая миссия NASA Mars Phoenix в 2008 году впервые провела раскопки и сделала фотографии льда в марсианском эквиваленте Заполярья.
«На Марсе много льда, но большая его часть находится прямо под поверхностью», — сказал Хаус. «Будущим миссиям понадобится достаточно большой бур или мощный совок, чтобы получить к нему доступ, аналогичный конструкции и возможностям Phoenix».
Предоставлено:
* Pennsylvania State University.