Когда речь заходит о поиске жизни на Марсе, мы, возможно, ищем не там, где нужно. Недавно меня спросили о наиболее вероятных местах в Солнечной системе, где можно найти жизнь за пределами Земли.
Марс, безусловно, является одним из претендентов. В течение первого миллиарда лет своего существования Марс был похож на раннюю Землю, и вполне возможно, что жизнь могла зародиться на его поверхности до того, как планета претерпела изменения, сделавшие её гораздо менее гостеприимной. Именно поэтому марсоходы НАСА, в частности Perseverance, проводят исследования в таких местах, как кратер Езеро, в поисках любых свидетельств жизни.
Однако, когда я углубился в эту тему, мне пришло в голову, что это не самое вероятное место для жизни на Марсе. Есть ещё одно место, которое является ещё более вероятным претендентом на жизнь. И, невероятно, но эта жизнь, если она существует, может существовать и по сей день.
Итак, сегодня мы погружаемся глубже, чем когда-либо, в мир, где может процветать глубокая биосфера.
Я собираюсь ответить на вопрос: где, на мой взгляд, наиболее вероятно найти жизнь на планете Марс?
Когда мы говорим о происхождении жизни, нам следует обратиться к её началу. В этой статье мы рассмотрим некоторые аспекты этой темы, так как до сих пор остаётся много неизвестного о зарождении жизни даже на Земле.
Недавно была опубликована статья о том, как могла возникнуть жизнь. Один из ключевых моментов в этой теории — это то, что детали процесса до сих пор остаются предметом споров и дискуссий.
Также, стоит отметить, что мы точно не знаем, существует ли жизнь на Марсе сейчас или существовала ли она когда-либо. Однако есть некоторые интригующие свидетельства, которые могут указывать на возможное существование жизни на этой планете.
Марсоход НАСА Curiosity обнаружил в атмосфере Марса метан, который таинственным образом появляется только ночью и странным образом отсутствует днём. Метан на Земле в основном вырабатывается живыми организмами, так что это интригующий признак того, что жизнь может быть и на Марсе.
Однако это не является окончательным доказательством. Неорганические процессы также могут приводить к образованию метана, о чём я расскажу подробней в другой статье о жизни на других планетах.
Почему учёные предполагают, что Марс мог быть или даже остаётся местом, где есть жизнь? Всё дело в том, каким был Марс в первые миллиард лет своего существования.
Согласно нашим лучшим теориям о том, как появилась жизнь на Земле, для её возникновения необходимо несколько ключевых факторов.
Например, вода является одним из самых важных элементов для жизни. По-видимому, всё живое на Земле нуждается в ней. Но также необходимы механизмы для производства разнообразных и сложных химических структур — необработанных строительных блоков жизни, из которых могли возникнуть первые клетки.
В этом могли бы помочь такие места, как глубоководные термальные источники или вулканические горячие источники, так как они выделяли бы большое количество минералов и химических веществ, которые могли бы затем превратиться в очень простые протоклетки при подходящих условиях.
Наконец, учитывая эти условия, необходимо какое-то селективное давление, которое «выбирает» одни химические структуры и отбрасывает другие. Это очень похоже на эволюцию, так как без селективного давления процесс не сработает.
Для животных это может быть нехватка пищи, которая способствует выживанию тех, кто лучше всех способен её найти. Но для химических структур это может быть что-то вроде циклической среды, в которой то влажно, то сухо. Мы проводим тестирование, чтобы понять, смогут ли определённые структуры пережить такого рода изменения.
Факты свидетельствуют о том, что на Земле жизнь возникла в течение первого миллиарда лет после образования планеты, что довольно быстро по космическим меркам. И оказывается, что на Марсе в течение первого миллиарда лет его существования были эти ключевые факторы и многое другое.
У Марса также была плотная атмосфера и магнитное поле, которые защищали зарождающуюся жизнь от смертоносной солнечной радиации и позволяли образовываться водоёмам в жидком виде, не испаряясь. У него был вулканизм, обеспечивающий энергией тёплое ядро планеты и эти жизненно важные химические строительные блоки. Солнечный свет, также, обеспечивал планету полезной энергией.
Если присутствие этих условий на Земле сделало её пригодной для жизни — то есть способной поддерживать зарождение жизни — то это вполне может сделать пригодным и Марс.
Однако существует ограничение по времени. Через один-два миллиарда лет вся вода на Марсе испарилась. Планета остыла настолько, что механизм, поддерживающий её магнитное поле, перестал работать. Всего через несколько сотен миллионов лет атмосфера была полностью уничтожена. В результате вся жидкая вода на планете испарилась, и единственная оставшаяся вода была заключена во льду на полярных шапках.
Исходя из этих предположений, НАСА отправило марсоходы и посадочные модули исследовать кратеры, такие как Езеро, в поисках любых древних признаков жизни. По состоянию на апрель 2024 года марсоход Perseverance собрал 21 образец керна, полученный в результате бурения на несколько сантиметров в каменную поверхность Марса. В кратере Езеро когда-то был большой водоём и дельта. Если живые существа использовали эти воды в качестве среды обитания, их останки могли опуститься на дно дельты и остаться там в отложениях.
Керн (в переводе с немецкого «der Kern» обозначает «сердцевина») — это образец горной породы, льда, бетона или асфальтобетона в форме цилиндра, извлекаемый керноотборником посредством бурения.
Есть вероятность, что эти останки всё ещё находятся в отложениях. Исследователи из журнала «Астробиология» обнаружили, что даже будучи полностью высушенными, замороженными и подвергнутыми интенсивному облучению, некоторые виды бактерий на Земле теоретически могут выживать сотни миллионов лет без особых последствий, просто ожидая, когда их разморозят и снова напоят водой.
Поэтому учёные должны быть очень осторожны с перекрёстным загрязнением при исследовании других миров. Если жизни там нет, то есть вероятность, что она существует в современных озёрах на Марсе.
«Но, постойте», — слышу я, как ты обращаешься ко мне через экран. «Разве ты не говорил нам, что все эти озёра высохли?»
То, что я вам сказал, было правдой, но не совсем. Хотя кажется маловероятным, что на поверхности Марса до сих пор свободно перемещается вода, есть место, где её можно найти — глубоко под полярными ледяными шапками.
В 2018 году учёные объявили, что обнаружили целое озеро, заключённое глубоко под толстым слоем льда. К 2020 году было подтверждено существование ещё трёх озёр. Это интересно, поскольку напоминает нам об озере Восток, которое находится на глубине четырёх тысяч километров под поверхностью Земли, в районе Южного полюса.
В конце 1990-х годов было обнаружено, что в озере Восток обитают бактерии и даже, возможно, рыбы — были обнаружены следы ДНК, которые были подняты на поверхность.
Возможность существования озера на Марсе, похожего на озеро Восток, наполненного древней жизнью, на самом деле довольно низка. Учитывая, что температура на Марсе намного ниже, считается, что вода в полярных озёрах должна быть очень солёной. Это было бы неблагоприятно для большинства форм жизни.
И вдобавок ко всему, возможно, марсианские озёра всё-таки ненастоящие. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Scientific Advances, предложило другие объяснения того, почему радар решил, что видит озеро. Предполагается, что отражающие слои пыли, расположенные близко друг к другу, могут создавать тот же эффект — своего рода оптическую иллюзию. Если это происходит на Марсе, то озёр там может и не быть.
Итак, кажется, что кратер Езеро — наиболее подходящее место для поисков. Однако даже у сторонников этой идеи есть сомнения.
Кратер Езеро, несомненно, подходит для жизни, но он вряд ли мог стать местом зарождения жизни. Здесь нет глубоких термальных и вулканических источников, которые могли бы способствовать формированию жизни, в отличие от других мест на планете, например, от Колумбия-Хиллз.
Вопрос в том, могла ли жизнь сформироваться на Марсе и распространиться достаточно быстро, чтобы достичь кратеров, подобных Езеро, до того, как планета превратилась в бесплодный мир? Это возможно, но также возможно, что жизнь не смогла бы достичь кратеров.
Вопрос в том, могла ли жизнь сформироваться на Марсе и распространиться достаточно быстро, чтобы достичь кратеров, подобных Езеро, до того, как планета превратилась в бесплодный мир? Это возможно, но также возможно, что жизнь не смогла бы достичь кратеров.
По мере того как планета остывала и вода испарялась, любые водоёмы становились бы всё более и более солёными, поскольку любая концентрация соли привела бы к снижению содержания воды.
Опять же, избыток соли вреден для большинства форм жизни, и исследования показывают, что это стало бы серьёзным препятствием для выживания неразвитых протоклеток. У таких клеток, возможно, просто не было необходимых приспособлений, позволяющих им выживать в таких условиях. Даже более развитая земная жизнь столкнулась бы с трудностями в сочетании с истощающей атмосферой и смертельной радиацией.
Поэтому безопаснее искать места, где могла зародиться жизнь, а не места, где она могла бы возникнуть и распространиться.
Следовательно, участки с вулканическими источниками, например, Колумбия-Хиллз, могут оказаться более перспективными для поисков следов ранней жизни, чем кратер Езеро.
Если жизнь не зародилась из первичного бульона на Марсе, то именно в этих местах стоит искать, поскольку ранее мы их не рассматривали.
Однако, если говорить о том, где сейчас может быть жизнь на Марсе, то вулканические источники имеют ещё одну важную особенность — они являются воротами в подземные биомы. Зачем исследовать жизнь на поверхности, если можно проследить эти питательные вещества до их источника? На Земле жизнь существует не только на поверхности, но и в глубинах.
Существует целый мир жизни под поверхностью Земли, известный как глубинная биосфера. Эта биосфера находится на глубине многих километров под нашими ногами. Жизнь там приспособилась к жизни без солнечного света и воздуха, в условиях высокой температуры и высокого давления. И, что невероятно, она процветает.
В 2018 году группа из более чем 1000 учёных, известная как Deep Carbon Observatory, опубликовала результаты исследования, согласно которым вес всех живых существ, находящихся под поверхностью Земли, почти в 400 раз превышает углеродную массу каждого человека на планете, взятую вместе. Глубинная биосфера занимает площадь почти в 2,3 миллиарда кубических километров, что почти вдвое больше объёма всех океанов. В ней обитает 70% всех видов земных бактерий и архей, но также были обнаружены вирусы и мелкие черви. Считается, что эта биосфера так же разнообразна, если не больше, чем биосфера на поверхности.
До сих пор не установлен предел того, насколько глубоко или при какой температуре может сохраняться жизнь, поскольку рекорды постоянно бьются. Самая высокая температура, зафиксированная у бактерии, живущей в термальном источнике, составляет 121°C, что достаточно для того, чтобы вскипятить воду. Самая большая глубина - 10,5 километров под уровнем моря.
Когда находишься на глубине нескольких километров в скальных породах, трудно найти пищу, а метаболические процессы живых существ в глубинной биосфере протекают в 10 000–1 миллион раз медленнее, чем на поверхности. Из-за такой медленной жизни они могут жить почти бесконечно долго — мы пока не знаем, сколько лет они обитают там. Некоторые виды встречаются в разных местах по всему миру, что позволяет предположить, что им приходится пробиваться сквозь твёрдые породы, чтобы попасть туда.
Только в последнее десятилетие мы начали осознавать масштабы глубинной биосферы на Земле. Но всё это невероятно важно, когда речь заходит о жизни на Марсе.
Глубоко под поверхностью Марса жизнь могла бы быть надёжно защищена от любых разрушений, происходящих на его поверхности. Исследования показывают, что жизнь может выживать в термальных источниках, а это означает, что если жизнь возникла в вулканическом регионе, она могла бы проникнуть в более тёплые и богатые питательными веществами недра через трещины. Там она могла бы существовать и по сей день, учитывая длительный метаболизм. Возможно, там существует процветающая и широко распространённая экосистема, живущая полноценной жизнью. Однако, выяснить это наверняка будет сложно.
Нам трудно исследовать глубинные слои биосферы здесь, на Земле, для этого требуются технологии глубоководного бурения или шахты на очень большой глубине. На Марсе спускаемые аппараты, такие как InSight, с трудом могли углубиться даже на 2–3 сантиметра. Но, на мой взгляд, сегодня это наиболее вероятное место для поиска марсианской жизни.
Конечно, стоит повторить, что здесь много «если бы». Если бы жизнь вообще возникла на Марсе, если бы ей удалось выбраться из горячих источников, в которых она, вероятно, впервые образовалась, если бы она эволюционировала и адаптировалась так же, как на Земле — только тогда это могло бы всё ещё существовать. Но мне кажется невероятным, что, несмотря на то что поверхность Марса может казаться сухой и бесплодной, под марсианской почвой потенциально может существовать целая процветающая экосистема, которая существует и по сей день. Возможно, именно это является причиной появления метана в атмосфере Марса, обнаруженного Curiosity.
Всегда есть шанс, что жизнь распространилась в таких озёрах, как Езеро. Но я готов поспорить, что если сегодня там есть жизнь, то она залегает глубже. Я считаю, что когда дело доходит до поиска жизни на Марсе, мы едва коснулись поверхности.
С каждым новым открытием мы приближаемся к разгадке тайн Красной планеты. Впереди нас ждут ещё более захватывающие исследования и, возможно, открытия, которые изменят наше понимание жизни во Вселенной.
