- Группа исследователей в составе ученого-исследователя Ацуко Кобаяси из Института наук о Земле (ELSI) Токийского технологического института (Япония) и ученого-исследователя Мидзухо Коике из Института космических и астронавтических наук Японского агентства аэрокосмических исследований обнаружили азотсодержащие органические материалы в карбонатных минералах марсианского метеорита. Скорее всего, этот органический материал сохранился в течение 4 миллиардов лет, начиная с ноачийского периода на Марсе. Поскольку карбонатные минералы обычно выпадают в осадок из грунтовых вод, эта находка указывает на влажный и богатый органическими веществами ранний Марс, который мог бы быть пригоден для жилья и благоприятствовать началу жизни.
В течение десятилетий ученые пытались понять, существуют ли на Марсе органические соединения, и если да, то каков их источник. Несмотря на то, что недавние исследования, проведенные на Марсе вездеходами, выявили убедительные доказательства существования марсианских органических соединений, мало что известно о том, откуда они взялись, сколько им лет, насколько широко они распространены и сохранились, или какова их возможная связь с биохимической активностью.
Марсианские метеориты - это осколки поверхности Марса, которые сами по себе были взорваны в космос ударами метеоритов, и которые, в конечном счете, приземлились на Землю. Они дают важное представление об истории Марса. Особенно важен один метеорит, названный Аллан Хиллс (ALH) 84001, названный в честь региона Антарктиды, который был обнаружен в 1984 году. Он содержит карбонатные минералы оранжевого цвета, выпавшие из соленой жидкой воды на приповерхностной части Марса 4 миллиарда лет назад. Поскольку эти минералы регистрируют раннюю водную среду Марса, многие исследования пытались понять их уникальную химическую природу, а также то, могут ли они служить доказательством древней жизни на Марсе. Однако в ходе предыдущих анализов было обнаружено загрязнение земного материала антарктическим снегом и льдом, в связи с чем трудно сказать, какая часть органического материала в метеорите была действительно марсианской. Помимо углерода, азот (N) является существенным элементом земной жизни и полезным индикатором эволюции планетарной системы. Однако из-за прежних технических ограничений азот еще не был измерен в ALH84001.
В этом новом исследовании, проведенном совместной группой ELSI-JAXA, для изучения содержания азота в карбонатах ALH84001 были использованы самые современные аналитические методы, и теперь команда уверена, что они нашли первые веские доказательства содержания азота в марсианских органических веществах, возраст которых составляет 4 миллиарда лет.
Загрязнение земной среды является серьезной проблемой для исследований внеземных материалов. Чтобы избежать такого загрязнения, команда разработала новые методы подготовки образцов. Например, они использовали серебряную ленту в чистой лаборатории ELSI, чтобы оторвать от метеорита-хозяина крошечные зерна карбоната, которые примерно шириной с человеческий волос. Затем команда подготовила эти зерна для дальнейшего удаления возможных поверхностных загрязнений с помощью прибора JAXA, работающего на сканирующем электронном микроскопе с фокусировкой ионного пучка. Они также использовали технику, которая называлась микрорентгеновская рентгеновская спектроскопия поглощения азота с К-краем вблизи структуры края (μ-XANES), которая позволила им обнаружить азот, присутствующий в очень малых количествах, и определить, в какой химической форме этот азот находится. Контрольные пробы из близлежащих магниевых минералов не давали обнаруживаемого азота, показывая, что органические молекулы находились только в карбонате.
- После тщательной проверки на загрязнение команда определила, что обнаруженные органические вещества, скорее всего, были подлинно марсианскими. Они также определили вклад азота в виде нитратов, одного из сильных окислителей на современном Марсе, был незначительным, что позволяет предположить, что на раннем Марсе, вероятно, не было сильных окислителей, и, как подозревали ученые, он был менее окисляющим, чем сегодня.
Нынешняя поверхность Марса слишком сурова для большинства органических веществ, чтобы выжить. Однако ученые предсказывают, что органические соединения могут сохраняться в приповерхностной среде в течение миллиардов лет. Похоже на то, что азотсодержащие органические соединения, найденные командой в карбонатах ALH84001, оказались в ловушке в минералах 4 миллиарда лет назад и сохранялись в течение длительного времени, прежде чем были окончательно доставлены на Землю.
Команда согласна с тем, что существует много важных открытых вопросов, например, откуда взялись эти азотсодержащие органические вещества? Кобаяши объясняет: "Есть две основные возможности: либо они пришли из-за пределов Марса, либо образовались на Марсе". В начале истории Солнечной системы на Марс, вероятно, поступало значительное количество органического вещества, например, от богатых углеродом метеоритов, комет и частиц пыли. Некоторые из них, возможно, растворились в рассоле и оказались в ловушке внутри карбонатов". Руководитель исследовательской группы, Койк, добавляет, что, в качестве альтернативы, химические реакции на раннем Марсе могли привести к образованию N-содержащих органических веществ на месте. В любом случае, говорят они, эти открытия показывают, что на Марсе был органический азот до того, как он стал красной планетой, которую мы знаем сегодня; возможно, ранний Марс был более "похож на Землю", меньше оксидизина.
