Один из самых экстремофильных земных микроорганизмов — бактерия Deinococcus radiodurans — мог бы выжить на Марсе в течение 280 миллионов лет в засушенном и замороженном виде, спрятавшись под поверхностью. Это повышает вероятность того, что микробная жизнь на Марсе существует до сих пор.
В новом исследовании биологи проверяли устойчивость нескольких видов экстремофильных микробов и грибов к условиям, которые предполагаются на средних широтах Марса. В экспериментах микробов морозили при температурах до −63 °C, облучали ультрафиолетовым и гамма-излучением и высокоэнергетическими протонами. Такие экспериментальные условия предположительно воссоздают климат и радиационную обстановку на поверхности Марса, которая находится под постоянным воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей и космического излучения. Статья по результатам негуманных экспериментов над этой чудо-бактерией в октябре 2022 года появилась в Astrobiology.
После облучения различными уровнями радиации измерялось количество марганцевых антиоксидантов, которые аккумулируются в клетках микробов. Марганцевые антиоксиданты образуются в результате радиоактивного облучения, и их количество указывает на способности микроба сопротивляться действию радиации. «Конан-Бактерия» (так учёные прозвали Deinococcus radiodurans) здесь оказалась абсолютным победителем. Она смогла поглотить дозы излучения, в 28 тысяч раз большие по сравнению со смертельными дозами для человека. Эксперименты также позволили оценить время, в течение которого микроб мог бы выжить на Марсе.
В предыдущих экспериментах бактерию также облучали в различных средах. Так, в одном из них бактерия находилась в толще воды под воздействием радиационного фона, аналогичного марсианскому. Из результатов следовало, что она смогла бы выжить под поверхностью планеты в течение 1,2 миллионов лет. Но в новом эксперименте бактерию и заморозили, и высушили — это ситуация, в которой действительно могли бы сейчас оказаться марсианские микроорганизмы, если бы они там существовали. Если «Конан-Бактерия» находилась бы на глубине 10 метров, она могла бы выжить в течение 280 миллионов лет. Ближе к поверхности условия пребывания гораздо хуже: на глубине десять сантиметров она продержалась бы полтора миллиона лет, а на поверхности — так и вообще несколько часов — ультрафиолетовое излучение Солнца быстро бы её доконало.
Климат на Марсе 280 миллионов лет назад был примерно таким же, как и сейчас — холодная сухая пустыня. Тёплым и влажным он был на планете значительно раньше, то есть несколько миллиардов лет назад. Считается, что текучая вода на поверхности исчезла около 2,5 миллиардов лет назад. Если бы до того времени на планете и возникла жизнь, микроорганизмы, подобные Deinococcus radiodurans, всё равно не смогли бы продержаться до наших дней. С другой стороны, Марс постоянно подвергается бомбардировке метеоритами, которые нагревают и расплавляют материал на отдельных участках планеты. Поэтому жизнь могла бы возникать и вымирать на отдельных участках, не обязательно на всей планете. Кроме того, картина постепенного «высыхания» Марса от влажных субтропиков три миллиарда лет назад до современной сухой пустыни может быть сильно упрощённой — «сухие» и «влажные» периоды могли сменять друг друга не один раз.
Как следствие, можно предложить определённую стратегию выбора объекта исследования для будущих марсианских проектов. В частности, стоит обратить внимание на молодые кратеры возрастом меньше этих самых 280 миллионов лет. Скажем, кратер Гэйл, в котором работает Curiosity, имеет возраст 3,8 миллиарда лет; аналогичного возраста, вероятно, и кратер Езеро — место посадки Perseverance. Но на Марсе есть и очень молодые кратеры, например, один из самых молодых — 30-километровый кратер Тутинг на Амазонской равнине — имеет возраст несколько сотен тысяч лет.
Исследователи также, похоже, знают ответ на вопрос, почему именно «Конан-Бактерия» оказалась такой устойчивой. Хромосомы и плазмиды, которые несут генетическую информацию, в клетках микроорганизма связаны между собой. Это делает систему устойчивей: облучённые клетки могут сразу не разрушиться и успеть восстановиться. Такой механизм устойчивости может означать, что будущие марсианские проекты, в частности, марсоход «Розалинда Франклин» Европейского космического агентства, имеют некоторые шансы обнаружить на Марсе родственника Конана-Бактерии. Больше того, миссия доставки образцов с Марса может даже привезти что-то такое на Землю (но это, к сожалению, маловероятно). Эксперименты на МКС, к примеру, подтвердили, что Конан-Бактерия может выжить в космосе в течение как минимум трёх лет. Тут уже следует задуматься о мерах предосторожности, чтобы не загрязнить Землю марсианскими организмами.
Но пока что более актуальная задача будущих марсианских проектов — не загрязнить Марс земной биотой. Например, марсоходы перед запуском стерилизуют в рамках мер планетарной защиты, но эта процедура несовершенна. А если действительно дело дойдёт до высадки на Марсе человека — люди наверняка принесут с собой значительно больше микробиоты, которая может попасть в марсианскую окружающую среду. Затем она или разрушит марсианскую биосферу (всё ещё в оптимистичном предположении, что такая существует), или как минимум сильно помешает экспериментам, направленным на поиск марсианской жизни.
Подготовка материала: Сергей Шапиро