Марс. Изображение предоставлено NASA Нажмите для увеличения
Микробы производят метан, который был найден на Марсе, или углеводородный газ происходит из геологических процессов? Это вопрос, на который все хотят ответить, но никто не может. Что нужно, чтобы убедить жюри?
Многие эксперты рассказали журналу Astrobiology Magazine, что лучший способ определить, имеет ли метан биологическое происхождение, - это посмотреть на соотношение углерода-12 (С-12) и углерода-13 (С-13) в молекулах. Живые организмы преимущественно поглощают более легкие изотопы С-12, собирая метан, и эта химическая характеристика сохраняется до разрушения молекулы.
«Может существовать способ определить происхождение метана, будь то биогенный или нет, с помощью измерений стабильных изотопов», - говорит Барбара Шервуд Лоллар, химик по изотопам в Университете Торонто.
Но изотопные сигналы едва различимы, и их лучше всего выполнять с помощью точных спектрометров, размещенных на поверхности Марса, а не на орбите космического корабля.
И есть осложнения. С одной стороны, средний уровень марсианского метана в 10 частей на миллиард (млрд-1) может быть слишком слабым для точного измерения изотопов даже для спектроскопа, размещенного на Марсе. Кроме того, соотношение C-12 к C-13 только метана не всегда является доказательством жизни. Например, гидротермальное месторождение «Затерянный город» в Атлантическом океане не показало четкой изотопной подписи, говорит Джеймс Кастинг, профессор наук о Земле и минералах в Университете штата Пенсильвания.
«Метан не так сильно фракционирован, но они все еще думают, что он может быть биологическим», - говорит Кастинг. «В« Затерянном городе »вы не можете понять, является ли он биологическим или нет по изотопам. Как мы это выясним на Марсе?
Расширяя поиск, отвечает Шервуд Лоллар. Вместо измерения только углерода она предлагает измерять изотопы водорода, потому что биологические системы также предпочитают водород (H) более тяжелому дейтерию (2H).
Второй подход будет рассматривать более длинные и тяжелые углеводороды - этан, пропан и бутан - которые связаны с метаном и которые иногда появляются с биогенным или абиогенным метаном. Sherwood Lollar обнаружил эти углеводороды при исследовании абиогенного метана, захваченного в порах в древних породах в Канадском щите, большом месторождении докембрийских магматических пород. «Когда вода попадает в ловушку в течение очень, очень длительного периода времени», - говорит она, абиогенная реакция между водой и породой приводит к образованию метана, этана, пропана и бутана.
Если абиогенные углеводороды с более длинной цепью когда-либо обнаруживаются в марсианской атмосфере, как мы можем отличить их от аналогичных углеводородов, которые являются продуктами распада керогена, остатка разлагающегося живого вещества? Ответ, повторяет Шервуд Лоллар, можно найти в изотопах. Абиогенные углеводородные цепи будут содержать более высокую долю более тяжелых изотопов, чем углеводородные цепи, полученные в результате распада керогена.
«В будущих миссиях на Марс планируется искать наличие высших углеводородов, а также метана», - говорит Шервуд Лоллар. «Если этот изотопный паттерн может быть идентифицирован, например, в марсианском метане и этане, то этот тип информации может помочь разрешить абиогенное и биогенное происхождение».
Изотопы занимают видное место в нескольких предстоящих космических миссиях, которые могут утолить растущую жажду свидетельств о тайне метана:
* Спускаемый аппарат «Феникс», запуск которого запланирован на август 2007 года, отправится в богатый льдом регион около Северного полюса и «выкопает грязь и проанализирует грязь вместе со льдом», - говорит Уильям Бойнтон из Университета Аризоны. кто будет руководить миссией. Масс-спектрометр посадочного аппарата будет измерять изотопы в любом метане, попавшем в почву, если концентрация достаточна. «Мы не сможем измерить соотношение изотопов [в атмосфере], потому что оно не будет достаточно высоким», - говорит Бойнтон.
* Mars Science Laboratory, запуск которой запланирован на период с 2009 по 2011 год, представляет собой трехколесный трехколесный ровер весом 3000 кг, заполненный научными приборами. Перестраиваемый лазерный спектрометр и масс-спектрометр-газовый хроматограф могут быть способны определить соотношение изотопов углерода и других элементов.
* Beagle 3, преемник британского потерянного в космосе Beagle 2, может иметь улучшенный масс-спектрометр, способный измерять отношения изотопов углерода, но проект еще не утвержден. Судно не будет запущено по крайней мере до 2009 года.
Начиная с этих дат запуска, становится ясно, что жюри по этому вопросу должно оставаться в секрете в течение многих лет, пока в научном зале суда не появятся точные данные об источнике метана на Марсе. На данный момент справедливо сказать, что многие свидетели-эксперты довольно серьезно относятся к возможности использования биогенного источника. Например, Владимир Краснопольский, который возглавлял одну из команд, которые нашли метан на планете, говорит: «Я думаю, что бактерии являются вероятными источниками метана на Марсе, наиболее вероятном источнике». Но он ожидает, что микробы будут найдены в оазисах, «потому что марсианские условия очень враждебны к жизни. Я думаю, что эти бактерии могут существовать в некоторых местах, где условия теплые и влажные ».
Это наблюдение указывает на возможную беспроигрышную ситуацию для тех, кто хочет найти жизнь на Марсе, говорит Тимоти Крал из Университета Арканзаса, который выращивает метаногены для жизни. Если, как показывают расчеты, маловероятно, что астероиды и кометы будут доставлять метан на Марс, то либо метанообразующие организмы должны жить в недрах, либо есть место, где оно достаточно теплое для абиогенной генерации.
«Несмотря на то, что это не признак жизни, это признак того, что есть потепление», - говорит Краль. В этих условиях «есть тепло, энергия для роста организмов».
Многое изменилось за последний год. Краль, который провел дюжину лет, выращивая метаногены в искусственной марсианской среде, говорит: «До прошлого года, когда люди спрашивали, думаю ли я, что на Марсе была жизнь, я смеялся. Я не был бы в этом бизнесе, если бы не думал, что это возможно, но не было никаких реальных доказательств для любой жизни. Затем, внезапно, в прошлом году, они обнаружили метан в атмосфере, и у нас неожиданно появились реальные научные доказательства того, что это возможно », что Марс - вторая живая планета.
Первоначальный источник: НАСА Астробиология
