За последние несколько десятилетий наши постоянные исследования Марса выявили некоторые очень интересные вещи о планете. В 1960-х и начале 70-х годов мореплаватель исследования показали, что Марс был сухой, холодной планетой, которая, скорее всего, была лишена жизни. Но поскольку наше понимание планеты углубилось, стало известно, что когда-то на Марсе была более теплая и влажная среда, которая могла бы поддерживать жизнь.
Это, в свою очередь, вдохновило множество миссий, целью которых было найти доказательства этой прошлой жизни. Однако ключевые вопросы в этом поиске: где искать и на что обращать внимание? В новом исследовании, проведенном исследователями из Университета Канзаса, группа международных ученых рекомендовала, чтобы будущие миссии искали ванадий. Они утверждают, что этот редкий элемент может указать путь к окаменелому свидетельству жизни.
Их исследование под названием «Отображение ванадия в микрофоссилиях: новая потенциальная биосигнатура» недавно появилось в научном журнале. Астробиологии. Международная команда, возглавляемая Крейгом Маршаллом, доцентом геологии в Университете Канзаса, включала в себя сотрудников из Аргоннской национальной лаборатории, Отдела геолого-технического обслуживания Saudi Aramco, Университета Льежа и Университета Сиднея.
Чтобы было ясно, найти признаки жизни на планете, такой как Марс, нелегкая задача. Как указал Крейг Маршалл в пресс-релизе Университета Канзаса:
«Вы получили свою работу, если вы смотрите на древних осадочных породах на предмет обнаружения микроорганизмов здесь, на Земле, и тем более на Марсе. На Земле камни были здесь в течение 3,5 миллиардов лет, и тектонические столкновения и перестройки создали большое напряжение и давление на камни. Кроме того, эти камни могут быть похоронены, и температура увеличивается с глубиной ».
В своей статье Маршалл и его коллеги рекомендуют такие миссии, как НАСА Марс 2020 ровер, ЕКА ExoMars 2020 Ровер, и другие предложенные наземные миссии могли объединить комбинационную спектроскопию с поиском ванадия, чтобы найти доказательства окаменелой жизни. На Земле этот элемент был обнаружен в сырой нефти, асфальте и черных сланцах, которые образовались в результате медленного распада биологического органического материала.
Кроме того, палеонтологи и астробиологи использовали спектроскопию комбинационного рассеяния - метод, который выявляет клеточные составы образцов - на Марсе в течение некоторого времени для поиска признаков жизни. В этом отношении добавление ванадия обеспечит материал, который будет действовать как биосигнатура для подтверждения существования органической жизни в исследуемых образцах. Как объяснил Маршалл:
«Люди говорят:« Если это похоже на жизнь и имеет рамановский сигнал углерода, то у нас есть жизнь. Но, конечно, мы знаем, что могут быть углеродистые материалы, произведенные в других процессах - например, в гидротермальных вентиляционных отверстиях - в соответствии с похожими на микрофоссили, которые также имеют некоторый углеродный сигнал. Люди также искусственно создают чудесные углеродные структуры, которые выглядят как микрофоссилий - точно так же. Итак, мы сейчас находимся на том этапе, когда действительно трудно сказать, существует ли жизнь только на основе морфологии и рамановской спектроскопии ».
Это не первый раз, когда Маршалл и его соавторы выступают за использование ванадия для поиска признаков жизни. Такова была тема презентации, которую они сделали на Астробиологической научной конференции в 2015 году. Более того, Маршалл и его команда подчеркивают, что было бы возможно выполнить эту технику с использованием инструментов, которые уже являются частью НАСА. Марс 2020 миссия.
Предложенный ими метод также включает новую технику, известную как рентгеновская флуоресцентная микроскопия, которая рассматривает элементный состав. Чтобы проверить эту технику, команда исследовала термически измененные органические микроорганизмы со стенками, которые когда-то были органическими материалами (так называемые акритархи). Из их данных, они подтвердили, что следы ванадия присутствуют в микрофоссилии, которые были неоспоримо органического происхождения.
«Мы проверили акритархов на предмет подтверждения концепции микросоплавления, где нет ни тени сомнения в том, что мы смотрим на сохранившуюся древнюю биологию», - сказал Маршалл. «Возраст этого микрофоссила, по нашему мнению, девонский. Эти парни - водные микроорганизмы - они считаются микроводорослями, эукариотическими клетками, более продвинутыми, чем бактериальные. Мы нашли содержание ванадия, которое вы ожидаете в цианобактериальном материале ».
Они утверждают, что эти микроорганизующиеся частицы жизни, вероятно, не очень отличаются от тех видов жизни, которые могли существовать на Марсе миллиарды лет назад. Другие научные исследования также показали, что ванадий является результатом органических соединений (таких как хлорофилл) из живых организмов, подвергающихся процессу трансформации, вызванному теплом и давлением (то есть диагенетическим изменением).
Другими словами, после того, как живые существа умирают и погружаются в отложения, в их останках образуется ванадий в результате захоронения под все большим и большим количеством слоев породы, т. Е. Окаменение. Или, как объяснил Маршалл:
«Ванадий образует комплекс в молекуле хлорофилла. Хлорофиллы обычно имеют магний в центре - при захоронении ванадий заменяет магний. Молекула хлорофилла запутывается в углеродистом материале, тем самым сохраняя ванадий. Это похоже на то, что если в вашем гараже хранится веревка, а перед тем, как убрать ее, оберните ее, чтобы в следующий раз она могла распутаться. Но со временем на полу гаража он запутывается, в него попадают вещи. Даже когда вы сильно трясете эту веревку, ничего не выходит. Это запутанный беспорядок. Точно так же, если вы посмотрите на углеродистый материал, там будет запутанный беспорядок листов углерода, и вы добавите в него ванадий ».
Работа была поддержана Международным исследовательским грантом ARC (IREX), который финансирует исследования, направленные на поиск биосигнатур внеклеточной жизни, при дополнительной поддержке австралийского синхротрона и усовершенствованного источника фотонов в Аргоннской национальной лаборатории. Заглядывая вперед, Маршалл и его коллеги надеются провести дальнейшие исследования, которые будут включать использование спектроскопии комбинационного рассеяния для изучения углеродистых материалов.
В настоящее время их исследования привлекли внимание Европейского космического агентства. Хауэлл Эдвардс, который также проводит исследования с использованием спектроскопии комбинационного рассеяния (и чья работа была поддержана грантом ARC), является частью команды ESA Mars Explorer, где он отвечает за инструментарий на ExoMars 2020 ровер. Но, как указал Маршалл, команда также надеется, что НАСА рассмотрит их исследование:
«Надеюсь, кто-то в НАСА читает газету. Интересно, что ученый, который является ведущим исследователем рентгеновского спектрометра для космического зонда, они называют его PIXL, был его первым аспирантом из Университета Маккуори, до своего времени в KU. Я думаю, что пришлю ей письмо по электронной почте и скажу: «Это может быть интересно».
Ожидается, что следующее десятилетие будет очень благоприятным для исследовательских миссий на Марс. Несколько роверов будут исследовать поверхность, надеясь найти неуловимые доказательства жизни. Эти миссии также помогут проложить путь к выполнению миссии НАСА на Марс к 2030-м годам, когда астронавты впервые приземлятся на поверхности Красной планеты.
Если на самом деле эти миссии найдут доказательства жизни, это окажет глубокое влияние на все будущие миссии на Марс. Это также окажет неизмеримое влияние на восприятие человечества самого себя, зная, наконец, что миллиарды лет назад жизнь появилась не только на Земле!
