Поиск следов древней жизни на Марсе остаётся одной из главных целей современной планетологии. За последние годы марсоходы обнаружили на Красной планете множество органических соединений, однако ни одна находка пока не стала доказательством существования марсианских микроорганизмов. Главная проблема заключается в том, что многие органические вещества способны образовываться не только при участии живых организмов, но и в результате обычных геологических процессов.
Новое исследование существенно приблизило учёных к решению этой задачи. Специалисты успешно проверили работу метода, который позволит будущему европейскому марсоходу Rosalind Franklin различать особые разновидности органических молекул. Именно они могут стать одним из наиболее убедительных признаков существования древней жизни на Марсе.
Почему органика сама по себе ещё ничего не доказывает
Сегодня уже известно, что органические молекулы на Марсе действительно существуют.
Их неоднократно обнаруживали марсоходы NASA в различных районах планеты. Однако наличие органических веществ не означает присутствие жизни.
Подобные соединения способны возникать несколькими путями. Они могут синтезироваться во время химических реакций между водой и горными породами, попадать на поверхность вместе с метеоритами или образовываться под воздействием солнечного излучения.
Именно поэтому астробиологи ищут не просто органику, а так называемые биосигнатуры — признаки, которые значительно труднее объяснить без участия живых организмов.
Особые молекулы, связанные с жизнью
Исследователи сосредоточили внимание на двух углеводородах — пристане и фитане.
На Земле эти вещества широко известны геологам и нефтехимикам. Они образуются при разрушении более сложных молекул, входивших когда-то в состав живых организмов, и могут сохраняться в породах на протяжении миллионов и даже сотен миллионов лет.
Благодаря высокой химической устойчивости именно такие соединения считаются перспективными кандидатами для поиска древней жизни на Марсе.
Если миллиарды лет назад на Красной планете действительно существовали микроорганизмы, пристан и фитан могли пережить длительную геологическую историю и сохраниться до наших дней.
Самая важная особенность — зеркальная структура
Однако ключевым оказался не сам химический состав этих молекул, а их пространственная форма.
Многие органические соединения обладают свойством, которое называется хиральностью.
Такие молекулы существуют сразу в двух вариантах. Они являются зеркальными отражениями друг друга подобно правой и левой руке. На первый взгляд они одинаковы, однако полностью совместить их невозможно.
Для живой природы характерна удивительная особенность.
Практически все организмы используют преимущественно только одну из двух зеркальных форм.
Если же вещество возникло без участия жизни, обычно образуется примерно одинаковое количество обеих разновидностей молекул.
Именно поэтому определение хиральности считается одним из наиболее перспективных способов поиска древней биологической активности не только на Марсе, но и на других планетах.
Как будущий марсоход будет искать жизнь
Европейский марсоход Rosalind Franklin, запуск которого сейчас запланирован на 2030 год, получит уникальный научный прибор MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer).
Этот комплекс объединяет несколько методов исследования.
Сначала образцы марсианских пород будут нагреваться в специальных печах. После этого выделившиеся газы поступят в газовый хроматограф и масс-спектрометр.
Особые капиллярные трубки прибора покрыты специальным веществом, которое позволяет разделять зеркальные разновидности одинаковых молекул.
Именно эта технология позволит определить, присутствует ли в образце преобладание одной формы над другой — возможный признак древней биологии.
Испытание провели на знаменитом метеорите
Перед отправкой прибора на Марс его необходимо было тщательно проверить.
Для испытаний исследователи выбрали знаменитый метеорит Мерчисон, упавший в Австралии в 1969 году.
Этот космический камень содержит огромное количество разнообразных органических соединений и уже много десятилетий является одним из важнейших объектов исследований в области космохимии.
Учёные использовали точные копии хроматографических колонок будущего прибора MOMA.
Главной задачей стало выяснить, способен ли инструмент разделить зеркальные варианты пристана и фитана.
Испытания завершились успешно.
Исследователи впервые продемонстрировали, что даже крайне химически инертные молекулы можно надёжно различать при помощи системы, которая будет работать непосредственно на Марсе.
Неожиданный результат удивил самих исследователей
Однако эксперимент принёс ещё одно открытие.
Учёные ожидали, что пристан и фитан, попавшие в метеорит уже после его падения на Землю вследствие биологического загрязнения, будут представлены преимущественно одной зеркальной формой.
Вместо этого оказалось, что обе разновидности присутствуют практически в одинаковых количествах.
Такой результат оказался совершенно неожиданным.
После дополнительного анализа исследователи пришли к выводу, что источником загрязнения, вероятнее всего, стали аэрозоли, содержащие продукты сгорания ископаемого топлива.
Во время образования нефти и её последующей переработки первоначальная биологическая асимметрия постепенно исчезает под воздействием высокой температуры и давления.
В результате в атмосферу попадают уже смеси, содержащие обе зеркальные формы практически поровну. Именно такие частицы, вероятно, осели на поверхности метеорита после его падения.
Не только Марс, но и Земля
Полученные результаты оказались полезными не только для будущих марсианских исследований.
Они показали, что современные атмосферные загрязнения способны изменять состав органических веществ даже на объектах, используемых для научных исследований.
Это заставляет внимательнее относиться к вопросам загрязнения образцов и учитывать влияние человеческой деятельности при анализе метеоритов.
Одновременно работа открывает новые возможности для изучения происхождения органических соединений в космических телах.
Почему эта технология настолько важна
Поиск жизни практически всегда сталкивается с одной и той же проблемой.
Даже если удаётся обнаружить сложную органику, всегда остаётся вероятность её небиологического происхождения.
Определение хиральности значительно повышает надёжность подобных исследований.
Если в марсианской породе будут обнаружены устойчивые молекулы, представленные преимущественно одной зеркальной формой, объяснить такое явление исключительно геологическими процессами будет значительно сложнее.
Разумеется, даже в этом случае речь не пойдёт о прямом доказательстве существования жизни. Однако подобная находка станет одним из наиболее сильных аргументов в пользу биологического происхождения обнаруженных соединений.
Следующий этап поиска древней жизни
Будущий марсоход Rosalind Franklin будет отличаться от большинства своих предшественников ещё одной важной особенностью. Он сможет бурить поверхность на глубину до двух метров.
Это позволит получать образцы, которые миллиарды лет были защищены от космической радиации и разрушительного воздействия ультрафиолетового излучения.
Именно в таких породах вероятность сохранения древних органических соединений считается наиболее высокой.
Успешное испытание системы анализа хиральности показывает, что один из важнейших научных инструментов будущей миссии готов к выполнению своей основной задачи. Если на Марсе когда-либо существовала микробная жизнь и её химические следы сохранились в недрах планеты, новая технология существенно повысит шансы обнаружить их и отличить от органических веществ, возникших без участия живых организмов.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
А почему нельзя загнать марсоход в не большую пещеру как у нас на Земле и там взять образцы? Без бурения на 2 метра.