Вопрос, чем дышит жизнь на Марсе, – если она там вообще наличествует, разумеется, – обычно, не задаётся. Кажется, что это странный вопрос. Между тем лишайники и литотрофные цианеи из антарктических оазисов, в воссозданных в лаборатории «марсианских» условиях прижившиеся, продолжали дышать кислородом. В атмосфере Марса его нет, – и что с того? Это же организмы способные к оксигенному фотосинтезу. Кислород они производят сами. Часть используют для поддержания собственного метаболизма, а лишнее – сбрасывают.
На Земле бактерии перешли на окислительные реакции задолго до кислородной катастрофы. Даже пока в среде кислород не накапливался, сразу вступая в реакции, в слизистой массе сообществ он уже был. Хотя, наличие кислорода в окружающей среде тоже важно.
С давшими сенсационный результат попытками «населить» Марс земными экстремофилами не всё так радужно. Например, расти-то лишайник мог. А размножаться, нет. Ведь при развитие организма из споры способность к фотосинтезу приобретается не сразу. Требуется же кислород для поддержания внутриклеточных реакций на всех этапах. Размножающиеся делением цианеи с такой проблемой не сталкивались. Но тоже лишь до момента, пока изменения условий не вынуждало их перейти в форму споры. Обратно это уже не срабатывало.
...Преодолима ли проблема? Да. Легко. Клетка же может просто переключаться с аэробного метаболизма на анаэробный. Причём это не какая-то сверхспособность экстремофилов. Лошадь на 50% из таких клеток состоит. Другой вопрос, что именно антарктические экстремофилы подобным трюкам не обучены. На Земле фотосинтезирующие организмы последние 2.5 миллиарда лет исходят из вполне логичного предположения, что в бескислородной среде им делать нечего, – там же, наверняка, и света нет.
То есть, жизнь открывшая уже технику оксигенного фотосинтеза, могла бы адаптироваться к условиям Марса. Но уже известно, что этого не произошло. В противном случае признаки такой жизни были бы обнаружены… Равным образом, и деятельность организмов практикующих фотосинтез аноксигенный, – в таком случае, метаболизм клетки остаётся восстановительным, – была бы замечена.
Остаётся, таким образом, хемосинтез. Однако и анаэробным организмам нужно чем-то дышать… Здесь может показаться, что вопрос запутывается, так как разнообразие реакций обеспечивающих клетку энергией для хемосинтеза очень велико. Однако все они обладают общим признаком, – необратимым расходом реагентов. Это как с «традиционной» и «зелёной» энергетикой. При фотосинтезе расходуется энергия солнечного света. А водорода в ядре Солнца много. При хемосинтезе что-то должно «сжигаться» на самой планете.
Как отмечалось выше, ассортимент реагентов очень велик, но в любой форме хемосинтез возможен постольку, поскольку запасы возобновляются. На Земле возобновление ресурса для анаэробного метаболизма обеспечивается, в основном, биогенными процессами, – анаэробы перерабатывают биомассу наработанную аэробами, – там, где она попадает в бескислородную среду. Если же речь о синтезе первичной биомассы, реагенты для хемосинтеза поставляются только процессами геологическими.
Современные глубинные оазисы, – очень характерный пример. Хемосинтез возможен, пока из недр постоянно подаётся новый сероводород, а в воде присутствует кислород биогенного происхождения. В прошлом на Земле преобладали серодышащие и железодышащие организмы, восстанавливающие окислы… Но не суть. Суть в геологических процессах. На Земле-то они до сих пор продолжаются. А на Марсе давно прекратились.
Энтузиазм по поводу «подлёдных озёр» на Марсе увял после осознания их отличия от озера Восток на Земле. Последнее расположено над активным геологическим разломом, и на дне его бьют горячие ключи, выносящие вымытую из пород химию. На Марсе же, – в отличие от Европы и Энцелада, – на что-то подобное рассчитывать не приходится. Там «озеро» – линза рассола между двумя слоями мерзлоты. В рассоле может оказаться много чего активного химически, но при наличии жизни в воде весь запас реагентов будет израсходован за геологическое мгновение… Здесь же из контекста предполагается, что жизнь должна теплиться астрономические сроки.
...Можно, конечно, что-то придумать. Например, выпадающая на Марс космическая пыль более чем на треть состоит из не окисленного, очень химически активного железа. Но сколько той пыли, и каковы шансы попадания пылинки в раствор?.. Таким образом, – опираясь на известное, – жизнь на Марсе должна дышать водородом. «На известное», значит, что литосферные бактерии на Земле именно так и делают.
Водород-то в коре Марса есть. Это проверялось, и к большому удовлетворению исследователей подтвердилось. Когда-то у меня уже была публикация об обнаружения в коре Марса водорода.
Следовательно о водороде. Откуда бы ему взяться в коре? В мантии свободный водород есть. Пусть и в виде «динамического остатка». Водород, некогда попавший в недра планеты в форме связанной в хондритах воды, высвобождается при термическом разложении соединений, и тут же вступает в новые реакции. В кору он просочиться не может, так как даже при знаменитой способности просачиваться, дорогой обязательно с чем-то соединится. В верхнем слое коры водород может высвобождаться при контакте нагретого базальта с водой в реакциях серпентинизации… Но это не про Марс явно.
Свободный водород в заполненных водой микротрещинах коры образуется из самой воды в результате радиолиза. В коре присутствуют нестабильные изотопы. Главным образом, это калий-40. Особенно же хорошо работает образующийся при распаде урана и тория радон. Это инертный газ выходящий из твёрдого вещества в полости. Когда-то изотопов в земных породах было больше, – их концентрация спадает по экспоненте, но литосферным бактериям водорода хватает и сейчас.
Вещество же Марса имеет такой же изотопный возраст, как и земное. Радона и калия, а следовательно, водорода в нём не меньше… И это уже кстати о радиотрофах.
Литосферные организмы – радиотрофы. Скорость их размножения находится в прямой зависимости от радиационного фона. Чем радиоактивнее порода, тем больше в порах грызущих камень бактерий.
...То есть, у Марса шанс ещё есть. Но это, увы, шанс совершенно не интересный. Всем плевать уже. Все на Европу полетели… Или на Энцелад… Другое дело, что вышеуказанные обстоятельства позволяют по-новому взглянуть на перспективы жизни на планетах с высоким радиоактивным фоном. Плюс, кстати, на основе вышеизложенного легко и правильно понять смысл слова «радиосинтез».
Как рентгеновские кванты, разносящие молекулы при попадании, могут использоваться при синтезе биомассы?.. А вот так. Радиосинтез – аналог фотосинтеза. В обоих случаях для осуществления химических реакций используется неистощимая лучистая энергия. Разница лишь в том, что при фотосинтезе всё происходит внутри клетки, а при радиосинтезе – вне её. Энергия сначала переходит в форму свободного водорода. Кислород, пусть с чем-то связанный, всегда нетрудно найти, и водород его с радостью восстановит. Сама же клетка может быть защищена зёрнами меланина. Прозрачность для излучения ей ни к чему.
Формально будучи видом хемосинтеза, радиосинтез не имеет его недостатков. Реагент не расходуется, так как вовлечён в круговорот. Извлекаясь из молекулы воды, водород снова возвращается в ту же форму.
Теоретически, благодаря радиосинтезу, на планетах с недостатком света при избытке радиации могут возникать достаточно развитые биосферы
