Возможность существования жизни на Марсе захватила воображение исследователей, ученых и писателей уже более века. С тех пор, как Джованни Скиапарелли (а позже и Персиваль Лоуэлл) в 19 веке обнаружил то, что они считали «Марсианскими каналами», люди мечтали однажды послать эмиссаров на Красную планету в надежде найти цивилизацию и встретить местных марсиан.
В то время мореплаватель а также викинг программы 1960-х и 70-х годов разрушили представление о марсианской цивилизации, с тех пор появилось много свидетельств, указывающих на то, как жизнь могла когда-то существовать на Марсе. Благодаря новому исследованию, которое указывает, что у Марса может быть достаточно кислорода, запертого под его поверхностью, чтобы поддержать аэробные организмы, теория, что жизнь могла по-прежнему существовать там был дан еще один импульс.
Исследование, которое недавно появилось в журнале Природоведениепод руководством Влады Стаменкович, ученого-землистика и физика-теоретика из Лаборатории реактивного движения НАСА. К нему присоединились несколько членов JPL и Отдел геологических и планетарных наук Калифорнийского технологического института (Caltech).
Проще говоря, возможной роли, которую газообразный кислород мог сыграть на Марсе, исторически уделялось мало внимания. Это связано с тем, что кислород составляет очень маленький процент атмосферы Марса, который в основном состоит из углекислого газа и метана. Однако геохимические данные о марсианских метеоритах и марганцевых породах на его поверхности показали высокую степень окисления.
Это могло быть результатом существования воды на Марсе в прошлом, что указывало бы на то, что кислород действительно играл роль в химическом выветривании марсианской коры. Чтобы исследовать эту возможность, Стаменков и его команда рассмотрели два доказательства, собранные Любопытство ровер. Первым было химическое свидетельство прибора Curiosity Chemistry and Mineralogy (CheMin), которое подтвердило высокий уровень окисления в образцах марсианской породы.
Во-вторых, они изучили доказательства, полученные Марс Экспресс Марс Усовершенствованный радар для подповерхностного и ионосферного зондирования (MARSIS), который показывал присутствие воды под южной полярной областью Марса. Используя эти данные, команда начала рассчитывать, сколько кислорода может существовать в подземных соленых отложениях и будет ли этого достаточно для поддержания аэробных организмов.
Они начали с разработки комплексной термодинамической основы для расчета растворимости O 2 в жидких рассолах (соленая вода и другие растворимые минералы) в марсианских условиях. Для этих расчетов они предполагали, что источником O2 является атмосфера Марса, которая сможет контактировать с поверхностными и подземными средами и, следовательно, переносима.
Затем они объединили эту структуру растворимости с моделью общей циркуляции Марса (GCM), чтобы определить годовую скорость, с которой O2 будет растворяться в рассолах, с учетом местных условий давления и температуры на Марсе сегодня. Это позволило им сразу определить, в каких регионах наиболее высока растворимость O2.
Наконец, они вычислили исторические и будущие изменения в склонности Марса, чтобы определить, как изменилось распределение аэробных сред за последние 20 миллионов лет и как они могут измениться в следующие 10 миллионов. Исходя из этого, они обнаружили, что даже в наихудших сценариях в марсианских породах и подземных резервуарах было достаточно кислорода для поддержания аэробных микробных организмов. Как сказал Стаменкович Space Magazine:
«Наш результат заключается в том, что кислород может растворяться в различных рассолах в современных условиях Марса в концентрациях, которые намного больше, чем аэробные микробы, необходимые для дыхания. Мы пока не можем делать заявлений, касающихся потенциала подземных вод, но наши результаты могут подразумевать наличие холодных рассолов, действующих на породы, образующие оксиды марганца, что наблюдалось при MSL ».
Из своих расчетов они обнаружили, что большинство подземных сред на Марсе превышало уровни кислорода, необходимые для аэробного дыхания (~ 10 ^ 6 моль м ^ ^ 3), до 6 порядков величины. Это соразмерно с уровнями кислорода в земных океанах сегодня и выше, чем существовало на Земле до Великого события оксигенации примерно 2,35 млрд лет назад (10 ^ 13–10 ^ 6 моль м ^ 3).
Эти данные показывают, что жизнь все еще может существовать в подземных месторождениях соленой воды, и предлагают объяснение образования сильно окисленных пород. «Марсоход Curiosity MSL обнаружил оксиды марганца, которые обычно образуются только при взаимодействии горных пород с сильно окисленными породами», - сказал Стаменкович. «Таким образом, наши результаты могли бы объяснить эти результаты, если бы присутствовали прохладные рассолы и концентрации кислорода были такими же или выше, чем сегодня, когда камни были изменены».
Они также пришли к выводу, что может быть несколько мест вокруг полярных областей, где существуют гораздо более высокие концентрации O², что будет достаточно для поддержки существования более сложных многоклеточных организмов, таких как губки. Между тем, среды с промежуточной растворимостью, вероятно, будут возникать в нижележащих районах ближе к экватору с более высоким поверхностным давлением, таких как Эллада и Амазонис Планития, Аравия и Темпе Терра.
Из всего этого начинает появляться картина того, как жизнь на Марсе могла мигрировать под землю, а не просто исчезать. Когда атмосфера медленно удалялась и поверхность охлаждалась, вода начинала замерзать и перемещаться в грунт и подземные тайники, где присутствовало достаточно кислорода для поддержания аэробных организмов, независимых от фотосинтеза.
Хотя эта возможность может привести к появлению новых возможностей в поисках жизни на Марсе, может быть очень трудно (и нецелесообразно) искать ее. Для начала, предыдущие миссии избегали областей на Марсе с концентрациями воды из-за боязни загрязнения их бактериями Земли. Следовательно, почему предстоящие миссии, такие как НАСАМарс 2020 Ровер будет сосредоточен на сборе образцов почвы, чтобы найти свидетельства прошлой жизни.
Во-вторых, хотя это исследование представляет возможность существования жизни в подземных тайниках на Марсе, оно не является убедительным доказательством того, что жизнь все еще существует на Красной планете. Но, как указал Стаменкович, он открывает двери для новых захватывающих исследований и может в корне изменить наш взгляд на Марс:
«Это означает, что нам еще предстоит многое узнать о возможности жизни на Марсе не только в прошлом, но и в настоящем. Так много вопросов остается открытым, но эта работа также дает надежду изучить потенциал существующей жизни на Марсе сегодня - с акцентом на аэробное дыхание, что-то очень неожиданное ».
Одним из самых важных последствий этого исследования является то, как оно показывает, как Марс мог эволюционировать жизнь в условиях, отличных от земных. Вместо анаэробных организмов, возникающих в вредной среде и использующих фотосинтез для производства кислорода (что делает атмосферу подходящей для аэробных организмов), Марс мог бы получать кислород через камни и воду для поддержания аэробных организмов в холодной среде вдали от Солнца.
Это исследование также может иметь значение в поисках жизни за пределами Земли. Хотя подземные микробы на холодных, высохших экзопланетах могут показаться нам не идеальным определением «обитаемых», они создают потенциальную возможность для поиска жизни, как мы не знаю это. В конце концов, поиск жизни за пределами Земли будет новаторским, независимо от того, какую форму он принимает.
