Жизни, какой мы ее знаем, требуется определенного рода энергия для выживания и процветания. Для растений источником энергии является Солнце. Но также существуют микробы, которые могут выживать, используя энергию химических реакций. Некоторые из них даже едят соли, например перхлораты.
Перхлорат (ClO4-) — это сильно окисленная форма хлора. Перхлоратные соли встречаются не только на Земле, но и на Марсе. Они крайне токсичны для людей, но полезны для таких компонентов, как ракетное топливо. Хорошей новостью для будущих марсианских исследователей было то, что в 2008 году инструменты на аппарате Mars Phoenix обнаружили свидетельства присутствия перхлоратов в плоской долине, неформально называемой «Зеленой долиной». Четыре года спустя марсоход «Кьюриосити» нашел еще больше этого вещества возле экватора.
На сегодня есть масса доказательств того, что эта соль широко распространена. Новые исследования показывают, что марсианский метеорит, обнаруженный на Земле, имел в составе перхлораты, хлораты и нитраты.
«Мы анализировали его и не знали, чего ожидать, — рассказал ведущий автор работы Сэмюэль Каунейвс, профессор химии из Университета Тафтса, ресурсу Phys.org. — Мы нашли перхлорат не в такой концентрации, как на Марсе, но тоже весьма явный».
Изучение марсианской соли также приводит к новым вопросам об органических материалах и возможной обитаемости Красной планеты в целом. Хотя на сегодня для микробов там весьма жесткие условия жизни, они могли бы выжить в защищенных местах (например под землей), или же в прошлом, когда климатические условия были теплее и влажнее.
Исследование «Свидетельства марсианского перхлората, хлората и нитрата в марсианском метеорите EETA79001: последствия для окислителей и органики» было опубликовано в журнале Icarus.
Проверка на вшивость
Каунейвс возглавлял команду Phoenix, которая обнаружила перхлорат на Марсе, поэтому он знает, как это вещество выглядит на Красной планете. В процессе нового исследования его команда озаботилась тем, чтобы метеорит никоим образом не был загрязнен окружающей средой.
«Мы сказали, что если это загрязнение земное, то оно должно соответствовать материалу, в котором метеорит был обнаружен в Антарктиде», — говорит Каунейвс.
Команда использовала образцы метеорита, который был обнаружен в Антарктиде в 1979 году. Ему около 170 миллионов лет (плюс-минус 20 миллионов лет), он покинул Марс 65 миллионов лет назад и прибыл на Землю примерно 12 000 лет назад.
Исследователи уверены, что метеорит пришел с Марса, из-за газов, которые оказались внутри — инертные газы типа гелия, неона и аргона. Эти газы анализировались на Земле, Марсе и Венере в ходе последних миссий и больше всего совпадают по составу с Марсом.
Для проверки на наличие загрязнений группа Каунейвса исследовала соотношение типов (изотопов) азота и кислорода и обнаружила, что изотопное соотношение в метеорите отличалось от льда, в котором он был обнаружен или даже лежащего в окрестностях. Аналогичные результаты были сделаны и на основе соотношений хлоратов, перхлоратов и нитратов.
Перхлорат и другие соли, которые были интересны Каунейвсу, были заточены в самом центре 8-килограммового метеорита, в 10 сантиметрах от поверхности.
«Трудно поверить, что за короткий промежуток времени, который он пролежал в антарктических льдах, он вобрал так много перхлората, нитрата и хлората», — говорит ученый.
В поисках жизни
Наличие перхлората на Марсе несет некоторые астробиологические последствия. На Земле перхлорат, как правило, используется для изготовления топлива, взрывчатых веществ и подобных вещей, но представляет опасность для здоровья людей. Однако наземные микробы могут использовать его в качестве источника энергии.
Перхлорат также может понижать точку замерзания воды примерно до -70 градусов по Цельсию. На холодной поверхности Марса, где вода имеется в замороженном виде в полярных шапках, перхлорат может сохранять воду в жидком состоянии. Правда, микробам будет сложно жить в таком рассоле, подобно тому, как в соленом океане сложно выживать определенным организмам.
Концентрации перхлората на Марсе составляют около 1 процента, этого слишком мало, чтобы их можно было легко обнаружить с помощью любых доступных инструментов на орбитальных космических аппаратах вроде NASA MRO. Тем не менее на Красной планете есть ряд особенностей, которые видны с орбиты, вроде оврагов, по которым могла течь вода. Есть и другие объяснения этим особенностям.
Особой и наглядной связи между перхлоратом, водой и жизнью нет, но Каунейвс говорит, что изучение взаимосвязи помогает ему лучше понять потенциал для жизни на Марсе.
Марс — суровая планета. Холодная и сухая. Поверхность выжжена радиацией и отполирована пылевыми бурями. Микробной жизни выжить в таких экстремальных условиях крайне сложно, но Каунейвс, как и другие ученые, полагает, что микробы могли уйти в глубокое подполье, а значит, поиски жизни нужно начинать оттуда.
«Вполне возможно, что если вы зайдете достаточно глубоко — может, на километр или глубже — на Марсе будут области, в которых жизнь могла выживать миллиарды лет», — говорит он.
В поисках органики
Вопрос, связанный с поиском соли на Марсе — поиск органических материалов. Поиск органики был предметом многочисленных споров на протяжении многих лет, во многом благодаря экспериментам «Викинг» 70-х годов.
На первый взгляд, эксперименты «Викингов» показали признаки жизни. В образцах почвы Марса были обнаружены органические и неорганические компоненты, а также кислород. Другой эксперимент показал наличие углекислого газа, а третий — органические образцы в нагретой марсианской почве.
Критики, однако, отмечают, что микробы не обязательно должны выделять кислород, а также указывают на сомнительность того, что обнаруженные органические образцы были действительно с Марса.
Марсоход «Кьюриосити» нашел органику, нагрев образец марсианской почвы, но было неясно, связана ли эта органика с земными загрязнениями, и NASA признало это в результатах за декабрь 2012 года. Единственное, что было точно проверено — это наличие хлора, серы и воды в образце марсианской почвы.
«У нас нет окончательно обнаруженной марсианской органики на данный момент, но мы продолжаем поиски в кратере Гейла», — заявил Пол Махаффи, главный разработчик инструментария «Кьюриосити».
Тем не менее также возможно, что нагревание или химический анализ почвы может уничтожить любую органику. При этом остается открытым вопрос, как радиация на поверхности повреждает органику. Возможно, ответ найдется в древних камнях, под которыми органика надежно защищена.
Автор: Илья Хель