Во вторник, 16 декабря 2014 года, ученые НАСА, присутствовавшие на осеннем заседании Американского геофизического союза в Сан-Франциско, объявили об обнаружении органических соединений на Марсе. Объявление представляет собой открытие недостающего «ингредиента», который необходим для существования - прошлого или настоящего - жизни на Марсе.
Действительно, необычное требование требовало необычных доказательств - знаменитого утверждения доктора Карла Сагана. Ученые, члены исследовательской лаборатории Mars - Curiosity Rover, работали в течение 20 месяцев для отбора и анализа марсианских атмосферных и поверхностных проб, чтобы прийти к своим выводам. Объявление основано на двух отдельных обнаружениях органических веществ: 1) десятикратные всплески уровня метана в атмосфере и 2) проб бурения из породы под названием Камберленд, которая содержит сложные органические соединения.
Метан, из самых простых органических соединений, был обнаружен с использованием прибора Sample Analysis at Mars (SAM). Это один из двух компактных лабораторных инструментов, встроенных в компактный ровер размером с автомобиль, Curiosity. Очень скоро после посадки на Марс ученые начали использовать SAM для периодического измерения химического состава атмосферы Марса. Во многих образцах уровень метана был очень низким, ~ 0,9 частей на миллиард. Однако это внезапно изменилось, и, как заявили ученые на пресс-конференции, это был «вау» момент, который застал их врасплох. Короткие ежедневные всплески уровня метана в среднем составляли 7 частей на миллиард.
Обнаружение метана на Марсе требовалось десятилетиями, но совсем недавно, в 2003 и 2004 годах, независимые исследовательские группы, использующие чувствительные спектрометры на Земле, обнаружили метан в атмосфере Марса. Одна группа во главе с Владимиром Краснопольским из Католического университета, а другая во главе с доктором Майклом Муммой из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА обнаружила широкие региональные и временные уровни метана, достигающие 30 частей на миллиард. Эти объявления встретили значительный скептицизм со стороны научного сообщества. И первые атмосферные измерения от Curiosity были отрицательными. Однако ни одна из групп не отступила от своих требований.
Внезапное обнаружение десятикратных всплесков уровня метана в кратере Гейла не противоречит более ранним дистанционным измерениям с Земли. Высокие сезонные концентрации были в регионах, которые не включают кратер Гейла, и остается вероятным, что измерения Любопытства имеют сходную природу, но из-за некоторого менее активного процесса, чем в регионах, определенных командой доктора Маммы.
Ученые НАСА в AGU во главе с ученым проекта MSL доктором Джоном Гротцингером подчеркнули, что они еще не знают, как генерируется метан. Процесс может быть биологическим или нет. Существуют абиотические химические процессы, которые могут производить метан. Тем не менее, обнаружения MSL SAM были ежедневными всплесками и представляют собой активный реальный непрерывный процесс на красной планете. Одно это очень захватывающий аспект обнаружения.
Команда представила слайды, чтобы описать, как метан может генерироваться. С известными низкими фоновыми уровнями метана, составляющими ~ 1 часть на миллиард, внешний космический источник, например микрометеориты, попадающие в атмосферу и выделяющие органику, которая затем восстанавливается солнечным светом до метана, могут быть исключены. Источник метана должен быть местного происхождения.
Ученые проиллюстрировали два способа производства. В обоих случаях существует некоторая ежедневная или, по крайней мере, периодическая активность, которая высвобождает метан из недр Марса. Источник может быть биологическим, который накапливается в подземных породах, а затем внезапно высвобождается. Или абиотическая химия, такая как реакция между минералом оливином и водой, может быть генератором.
Механизм подземного хранения метана, предложенный и проиллюстрированный, называется клатратным хранилищем. Хранение клатрата включает в себя решетчатые соединения, которые могут улавливать молекулы, такие как метан, которые впоследствии могут высвобождаться в результате физических изменений в клатрате, таких как солнечный нагрев или механические нагрузки. В прессе Q & A ученые НАСА заявили, что такие клатраты могут сохраняться в течение миллионов и миллиардов лет под землей.
Второе открытие органики включало более сложные соединения в поверхностные материалы. Кроме того, с момента прибытия на Марс, Curiosity использовала буровой инструмент для исследования внутренней части скал. Гротцингер подчеркнул, что материал, непосредственно находящийся на поверхности Марса, испытал воздействие радиации и повсеместно распространенный перхлорат, который восстанавливает и разрушает органику как сейчас, так и в течение миллионов лет. Обнаружение отсутствия органики в рыхлом и незащищенном поверхностном материале не ослабило надежд ученых НАСА на обнаружение органики в скалах Марса.
Бурение было выполнено на нескольких отобранных породах, и это была, наконец, грязевая порода под названием Камберленд, которая показала присутствие органических соединений, более сложных, чем простой метан. Ученые подчеркнули, что именно эти органические соединения остаются загадкой из-за смешанного присутствия активного химического перхлората, который может быстро расщеплять органику до более простых форм.
Для обнаружения органических веществ в глинистых породах Камберленда требовался буровой инструмент, а также совок на многогранном манипуляторе для доставки образца в лабораторию SAM для анализа. Для обнаружения метана SAM имеет впускной клапан для приема атмосферных проб.
Доктор Гротцингер описал, как Камберленд был выбран в качестве источника выборки. Скалу называют грязевым камнем, который подвергся процессу, называемому дигенезисом - метаморфозом осадка в скале. Гротцингер подчеркнул, что жидкости будут проходить через такие породы во время дигенеза и перхлорат может разрушать органику в процессе. Такое может иметь место для многих метаморфических пород на поверхности Марса. Группа ученых показала сравнение образцов горных пород, измеренных SAM. Два в частности - из скалы «Джон Кляйн» и скалы Камберленд - сравнивались. Первый показал отсутствие органики, а также других пород, которые были отобраны; но образец тренировки Камберленда от его внутренней части действительно показал органику.
Анализ работы был кропотливым - возвращаясь к Сагану. Группа ученых не могла недооценить важность открытия органики на Марсе, и Гротцингер назвал эти два открытия длительным наследием Марса Любопытства. Кроме того, он заявил, что методы обнаружения и анализа будут иметь большое значение для выбора инструментов и их использования во время полета марсохода Mars 2020.
Открытие органики завершает необходимый набор «ингредиентов» для прошлой или настоящей жизни на Марсе: 1) источник энергии, 2) вода и 3) органика. Это основные требования к существованию жизни, какой мы ее знаем. Поиски жизни на Марсе все еще только начинаются, и новые открытия органики все еще не являются явным признаком того, что жизнь существовала или присутствует сегодня. Тем не менее, доктор Джим Грин, представляющий группу ученых, и доктор Гротцингер подчеркнули масштабы этих открытий и то, как они связаны с целями программы НАСА «Марс» - особенно сейчас, когда акцент делается на отправке людей на Марс. Для марсохода «Любопытство Марса» путешествие по склонам горы Шарп продолжается и теперь с большей серьезностью и постоянным поиском камней, похожих на Камберленд.
Ссылки:
