Наука о чужих. Как ученые объясняют возможность жизни на других планетах - Антон Иванович Первушин

члены научной группы «Кьюриосити» используют другое имя, данное в память их общего учителя – геолога Роберта Шарпа, который занимался организацией первых марсианских миссий NASA и считается в США «отцом планетологии». Объекты интереса учёных в кратере Гейл – сама гора Шарп (Mount Sharp), склоны которой, как показало зондирование с орбиты, сформированы минералами водного происхождения (глины, сульфаты, филлосиликаты), и дно кратера. Предполагалось, что самые интересные слои горы – нижние, наиболее древние и самые доступные для планетохода. Учёные надеялись, что складывающие их породы сформировались в ту эпоху марсианской истории, когда атмосфера была плотнее, а воды было много и она не была такой кислой, как на равнине Меридиана, где работает «Оппортьюнити».

Ожидания оправдались. Как выяснилось, дно кратера Гейл состоит из материалов, которые образовывались на дне большого озера на протяжении десятков миллионов лет: при этом оно периодически мелело, пересыхало, но затем вода снова наполняла его. Все нижние горизонты горы Шарп представляют собой сотни перемежающихся слоев озёрных, речных и ветровых отложений.

Что касается следов жизни, то и здесь не обошлось без открытий. 24 марта 2015 года научная группа анализатора SAM (Sample Analysis at Mars), стоящего на «Кьюриосити», объявила об обнаружении азота в составе газа, выделяющегося при нагреве образцов грунта. Азот входил в состав оксида NO, который, вероятно, образовался при разложении нитратов, а нитраты, как известно, содержат азот в форме, легко используемой живыми организмами. Пока нет подтверждений того, что марсианские нитраты могут быть продуктом жизнедеятельности: в небольших количествах они образовываются в небиологических процессах (удары метеоритов, вулканическая деятельность и грозовые разряды). Тем не менее, выявление нитратов – ещё одно свидетельство того, что условия древнего Марса были благоприятны для жизни.

«Кьюриосити» также пытался отыскать метан, благо высадился вблизи одного из «оазисов» Марса – на краю равнины Элизий. Первые измерения принесли разочарование: содержание этого газа в атмосфере оказалось столь ничтожно, что не вышло за пределы приборной погрешности. Однако позднее, в ноябре 2013 и январе 2014 годов, было зафиксировано десятикратное увеличение концентраций метана (до 7 частей на миллиард), что подтвердило факт его эпизодического поступления из некоего загадочного источника. Затем опять наступило «затишье», прерванное внезапным метановым «всплеском» 19 июня 2019 года: учёные зафиксировали самое значительное повышение концентрации этого газа в кратере Гейл (21 часть на миллиард). К делу подключился «Марс-Экспресс», который проводил измерения в течение двух суток, но, к сожалению, не смог подтвердить открытие.

Используя полученные данные, астробиологи пытаются реконструировать биосферу марсианского «оазиса». По их мнению, источником метана служат бактерии, обитающие в жидкой воде. Она образуется в слое льда под «покрывалом» марсианского грунта благодаря теплу, поступающему из недр. В июне 2015 года исследователи из Университета Арканзаса показали, что некоторые земные микроорганизмы способны выжить в подобных условиях. В частности, Ребекка Микол выявила четыре вида бактерий из домена архей (Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum, Methanococcus maripaludis), устойчивых к низким давлениям и температурам. Их инопланетные «собратья» в процессе эволюции должны были ещё лучше приспособиться к марсианским условиям.

Есть и другая точка зрения. Группа под руководством Александра Анатольевича Павлова, планетолога из Центра космических полётов Годдарда, проводя эксперименты с имитатором марсианского грунта в условиях вечной мерзлоты, обнаружила, что метан, вне зависимости от того, как он производится, может быть «запечатан» соляной коркой из перхлоратов, которые в изобилии обнаружены на Марсе. Сейчас в кратере Гейла из-за глобальных климатических изменений, выявленных аппаратом «Марс Глобал Сервейор», стало теплее, летом и днём температура окружающей среды ещё повышается, из-за чего корка трескается, выпуская метан наружу. Что касается «всплеска» в июне 2019 года, то он мог быть вызван тем, что «Кьюрио-сити» наехал колесом на один из подобных природных «резервуаров». Происхождение самого марсианского метана всё ещё остаётся загадкой.

Для продолжения исследований 30 июля 2020 года в космос отправился планетоход «Персеверанс» (Perseverance, Mars 2020). Его не снабдили газоанализатором для поиска метана, но зато на борту был установлен ультрафиолетовый спектрометр для обнаружения органических веществ SHER-LOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) – самый совершенный прибор для поисков следов жизни. Как заявил Джим Брайденстайн, администратор NASA, на брифинге, посвящённом запуску планетохода, впервые астробиологические задачи космической миссии заявлены как главные – до того они всегда были второстепенными. Помимо спектрометра и других приборов, «Персеверанс» оснащён набором видеокамер, небольшим дроном-вертолётом «Индженьюити» (Ingenuity, Mars Helicopter, Mars Helicopter Scout), который способен проводить самостоятельную разведку местности, и капсулами для сбора наиболее интересных образцов, которые в будущем заберёт специальный космический аппарат MSR (Mars Sample Return), чтобы доставить их на Землю.

Местом посадки планетохода был выбран ударный кратер Езеро (Jezero Crater) шириной 45 км, который находится на стыке Нильских борозд и Большого Сирта, ведь мы помним, что группа Майкла Мумма нашла там метановый «оазис». С орбиты хорошо видны извилистое русло высохшей реки, впадавшей в кратер 3,5 миллиарда лет назад, и дельтовые отложения, где мог накопиться органический материал. Другая сторона Езеро кажется обрушенной, как будто её размыло наводнением. Следовательно, в кратере было озеро или целая сеть озёр. Кроме того, методом дистанционного зондирования обнаружены осадочные карбонатные минералы, подобные тем, в которых на Земле часто находят окаменелости. Учёные надеялись найти нечто вроде строматолитов – ископаемых остатков цианобактериальных матов, образовавшихся вдоль древних береговых линий, которые стали бы самым убедительным доказательством существования в прошлом марсианской жизни.

18 февраля 2021 года «Персеверанс» прибыл на Марс. За время работы он уже прошёл свыше 25 км, добрался до дельты реки и исследовал два десятка взятых образцов, изучая историю региона. Благодаря планетоходу удалось достоверно установить, что кратер Езеро образовался в результате удара астероида почти 4 миллиарда лет назад. Сотни миллионов лет спустя получившаяся впадина начала заполняться водой, и со временем местное озеро выросло до 35 км в диаметре и до 30 м в глубину. На дне кратера «Персеверанс» встретил характерные трещины в высохшей грязи, которые указывают на регулярную смену климатических условий: озеро то высыхало, то наполнялось водой вновь. Астробиологи полагают, что такие изменения – необходимое условие для появления примитивных форм жизни. Что касается самой жизни, то планетоход выявил в образцах органические молекулы, которые «пространственно коррелируют с молекулами сульфатных минералов», но исследователи говорят, что для получения ответа на вопрос, может ли выявленный процесс быть связан с биологической активностью в прошлом, необходимо доставить собранные материалы на Землю.

Марс остаётся в приоритете у астробиологов XXI века. Однако всё больший интерес они проявляют и к Европе – спутнику Юпитера, открытому Галилеем. Детальные исследования Европы начались с пролётов рядом