Изображение предоставлено NASA / JPL.
Во вторник на брифинге миссии НАСА о прогрессе с марсоходом в Meridiani Planum, главном исследователе Mars Exploration Rover (MER), Стив Сквайрс представил не просто потрясающее новое свидетельство о воде, но еще одну новую деталь в более крупной астробиологической загадке: вода и сера. «При таком количестве сульфата [до сорока процентов серных солей в некоторых местах вблизи места посадки в Opportunity], вы как бы должны быть вовлечены в воду».
По словам ученых, вода - это только первая часть загадки в любой биологической картине будущего для красной планеты. Это чувство было подчеркнуто, если учесть, что только некоторые из частей головоломки все еще отсутствуют. Время, например, является одним элементом, который еще предстоит рассмотреть. «Мы знаем, что основные основные и второстепенные биогенные элементы существуют на Марсе, - пишет Рокко Манчинелли, ученый из Института SETI, - главный фактор, определяющий, могла ли жизнь возникнуть на Марсе, заключается в определении, существует ли жидкая вода на его поверхности в течение достаточного времени. время. История воды лежит в минералогии пород ».
Обитаемость и энергия
Но теперь, когда некоторые местные части Марса показывают минералогическое обещание именно такой воды, по крайней мере, временно «впитанной» в их геологическую историю, какие другие ключевые ингредиенты могут понадобиться дальше, в частности, чтобы поддержать убедительный аргумент в пользу древней обитаемости? Сложный вопрос требует сравнения с тем, что микробиологи знают о жизни на Земле, поэтому нужно начать с более простого эксперимента: как выживший сегодня земной микроб на Марсе выживет?
Не особенно хорошо, по мнению большинства микробиологов. Сложные проблемы, связанные с низкими температурами, низкими давлениями и скудной энергией, многократно встречаются на современном Марсе, даже если считать, что «сегодня» включает последние десятки миллионов лет в метеорологической истории Марса.
По сравнению со средней земной температурой 15 C (59 F), Марс имеет глобальную среднюю температуру -53 C (-63,4 F). В то время как переходные температуры иногда поднимаются выше точки замерзания воды в экваториальных областях вокруг обоих посадочных площадок, большинству биологических сценариев необходим дополнительный импульс основного тепла. Обитаемый случай для красной планеты обычно представляет собой давно потерянный Марс, который был и влажнее, и теплее, чем то, что может показаться враждебным даже самым суровым формам жизни, известным сегодня.
Следующее поколение лучших микробов, десульфотомакулум
Но как только источник воды определен, возможно, самая большая непосредственная проблема на Марсе - очень тонкая и не дышащая атмосфера, которая составляет всего один процент от давления на уровне моря на Земле. Если бы на поверхности, находящейся на поверхности Марса, сегодня был бы микроб, то он быстро рассохнет и замерзнет. То есть, если только она не сможет вызвать какую-то зимнюю спячку, как только среда станет экстремальной по отношению к ее любимой биологии. Многообещающий кандидат на микробов должен разработать некоторые средства для споруляции, поскольку это станет большим плюсом для спячки в течение длительных периодов, когда марсианская погода станет неблагоприятной.
Ученые, заинтригованные древними - и до сих пор местными - водными свидетельствами, обнаруженными возле места Возможности, поставили спекулятивный вопрос: будут ли образующие споры сульфатредуцирующие бактерии новым модельным организмом для следующего поколения охотников за микробами на Марсе?
По словам одного из ветеранов Викинга и члена научной группы MER, Бентона Кларка, один из таких кандидатов был ведущим претендентом на то, чтобы выдержать суровые марсианские условия, которые в противном случае могли бы смертельно стрессировать микроба. Кларк из Lockheed Martin в Денвере сказал: «У меня всегда был любимый организм, Desulfotomaculum, который, как мы видим в этих породах, может жить за счет сульфата».
С 1965 года, когда спорообразователь был впервые обнаружен и классифицирован, его биология предложила одни из лучших экстремальных показателей выживаемости микробов. Жизнь без солнечного света и образование спор в холодную или сухую погоду может сделать этот выносливый организм моделью для будущих ученых-планетологов.
Первобытная солнечная энергетическая независимость
Проще говоря, название Desulfotomaculum означает «колбаса», которая уменьшает количество соединений серы. Это палочковидный организм; латинский, -tomaculum, означает «колбаса». Desulfotomaculum является анаэробом, то есть не требует кислорода. Наземно он встречается в почве, воде и геотермальных регионах, а также в кишечнике насекомых и рубцов животных. Его жизненный цикл зависит от восстановления соединений серы, таких как сульфат магния (или английские соли), до сероводорода.
Метаболизирующие серу микробы используют очень примитивную форму генерации энергии: их химическое действие так же важно, как и их непосредственная среда обитания. Из того, что мы знаем об условиях на ранней Земле, было, вероятно, жарко, и было много ультрафиолета (УФ). Это была восстановительная атмосфера, поэтому такие вещи, как сероводород как неорганический источник энергии, вероятно, были доступны для использования. На Земле некоторые виды Desulfotomaculum оптимально растут при 30-37 C, но могут расти при других температурах, в зависимости от того, какой из почти 20 видов Desulfotomaculum культивируется.
На холодной и холодной планете, расположенной так далеко от Солнца, все, что успешно метаболизируется, также получило бы пользу от некоторых новых путей, помимо фотосинтеза, для производства энергии. Удивительно, но в то время как некоторые виды радиационной опасности на Марсе могут быть опасными, отсутствие ультрафиолетового солнечного света само по себе является непосредственной проблемой. Какой вид и интенсивность солнечного света могут быть наиболее полезны для обычной жизни на Земле, богатой зеленью или хлорофиллом? Или когда микроб мог процветать только с полезным оттенком от покрытия почвы или темного скалистого выступа. Обойтись без прямых солнечных лучей может быть марсианской нормой.
«[Desulfotomaculum] требуется некоторое количество водорода для этого, но [сера] является ее источником энергии. Он может работать независимо от солнца », - сказал Кларк. «Причина, по которой мне нравится последний организм, заключается в том, что он может также образовывать споры, поэтому он может переходить в спячку в эти промежуточные времена на Марсе между более теплыми заклинаниями и различиями в [солнечном] наклоне, о которых мы знаем».
«Таким образом, в дополнение к вещественным доказательствам окаменелостей, - сказал Кларк, - у вас могут быть химические доказательства. Оказывается, сера является одним из тех индикаторов, которые хорошо работают при изотопном фракционировании. Когда живые организмы перерабатывают серу, они имеют тенденцию фракционировать изотопы не так, как геологические или минералогические пути ... Таким образом, существуют организмы и изотопные способы их поиска. Чтобы провести изотопный анализ, вы, вероятно, вернете образцы обратно на Землю ».
Сохранение жизни
Джон Гротцингер, геолог из Массачусетского технологического института, поднял сложный вопрос о том, как планировщик будущих миссий может начать разработку общей биологической стратегии. После успешной посадки вблизи такого обнажения на участке Возможности, может ли будущая миссия на Марсе искать доказательства ископаемой жизни? «Ответ на этот вопрос очень прост. На Земле, которая является единственным опытом, который мы имеем, найти окаменелости, сохранившиеся в древних породах, очень редко. Вы должны сделать все возможное, чтобы оптимизировать ситуацию для их сохранения ».
С самого начала миссии Opportunity Эндрю Кнолл, палеонтолог из Гарварда и член научной группы MER, сказал Astrobiology Magazine: «Настоящий вопрос, который нужно иметь в виду, думая о Меридиани, заключается в следующем: что, если таковые имеются, подписи что биология действительно сохраняется в диагенетически устойчивых породах? ..Если вода присутствует на поверхности Марса в течение 100 лет каждые 10 миллионов лет, это не очень интересно для биологии. Если он присутствует в течение 10 миллионов лет, это очень интересно ».
«Вы беспокоитесь в первую очередь о сохранении», подчеркнул Гротцингер «Вы нацеливаете свою стратегию на оптимизацию сохранности. Если что-то было, эти [условия могут быть] идеальными для капсул времени ... но это что-то непростое. … Мы хотим настороженно интерпретировать эти результаты на данном этапе ».
«Оставайтесь с нами», - заключил Сквайрс.
Источник: NASA / Astrobiology Magazine
