На Марсе нашли сложную органику
В древних породах, миллиарды лет пролежавших на дне исчезнувшего озера, ученые обнаружили сложный органический материал. Речь идет о макромолекулярном углероде, найденном в кратере Езеро. Некоторые из этих пород ранее привлекли внимание исследователей необычными пятнами и текстурами, которые рассматриваются как возможные следы микробной активности. Открытие подтверждает, что сложная органика может сохраняться на Красной планете на протяжении длительного времени.
Кратер Езеро — древний марсианский бассейн, который три миллиарда лет назад, вероятно, заполняло озеро. В 2021 году NASA отправило туда марсоход Perseverance. На это было несколько причин.
Во-первых, ранее там обнаружили следы дельты реки, впадающей в озеро. Дельта могла накапливать осадочные породы, которые часто сохраняют органические молекулы и возможные химические следы жизни.
Во-вторых, в Езеро выявили карбонаты и глинистые минералы, которые образуются в присутствии воды и способны сохранять органические вещества. Эти минералы могут служить своеобразной «капсулой времени» для изучения прошлой среды Марса.
В 2024 году, вблизи скального участка Bright Angel, марсоход наткнулся на камень, поверхность которого покрывали два типа отметин: светлые пятна с темной окантовкой диаметром несколько миллиметров — «леопардовые пятна», а также мелкие темные пятнышки диаметром приблизительно 100 микрон — «семена мака». Оба типа отметин располагались между белыми слоями сульфата кальция — минерала, который на Земле формируется в присутствии воды.
Долгое время происхождение этих пятен объясняли окислительно-восстановительными реакциями, при которых минералы железа и серы изменяют свое состояние за счет переноса электронов. На Земле подобные процессы часто связаны с разложением органического вещества и нередко происходят при участии микроорганизмов, использующих такие реакции для получения энергии в анаэробных условиях. Эти структуры до сих пор остаются одной из важнейших целей для ученых.
Perseverance использует несколько научных инструментов для исследования камней. Один из них — SHERLOC. Прибор направляет на объект ультрафиолетовый лазер, который освещает поверхность, а потом анализирует отраженный сигнал и определяет химический состав вещества. SHERLOC регистрирует не просто отражение, а рамановское рассеяние и флуоресценцию, возникающие при взаимодействии лазера с молекулами вещества. Именно спектр этого излучения позволяет определить, какие химические связи и соединения там присутствуют.
Прибор не заглядывает глубоко внутрь породы — он анализирует только самый верхний слой, примерно на глубине от нескольких микрон до долей миллиметра. Обычно SHERLOC изучает небольшие участки породы с очень высоким разрешением. Теперь исследователи применили его для более масштабной задачи.
Международная команда планетологов под руководством Эшли Мерфи (Ashley Murphy) из Планетологического института в США проанализировала данные SHERLOC, полученные при исследовании пород формации Bright Angel, включая участки с «леопардовыми пятнами» и «семенами мака», и обнаружила в их приповерхностных слоях макромолекулярный углерод. Речь идет об углеродсодержащем материале, представляющем собой полимероподобные структуры, а не отдельные органические молекулы. Ученые нашли этот «материал» не только на камнях с отметинами, но и на валунах, расположенных в 100 метрах от первых образцов.
Раньше на Марсе уже находили органические вещества. Это не новость сама по себе. Но теперь речь идет о другом. Впервые удалось зафиксировать не просто макромолекулярный углерод на отдельном образце, а получилось найти сразу в нескольких камнях одной геологической формации, что указывает на его широкое распространение. Значит, миллиарды лет назад сложная органика могла быть в кратере Езеро обычным компонентом.
У Красной планеты нет плотной атмосферы и сильного магнитного поля, поэтому органические вещества на ее поверхности практически не защищены: они разрушаются под действием космической радиации, ультрафиолетового излучения и химически активных компонентов реголита, включая перхлораты.
Однако новые данные миссии Perseverance показали, что органический углерод может сохраняться длительное время, если он изолирован внутри минерализованных осадочных пород. Такая «минерализация» снижает воздействие радиации и химического окисления, позволяя органическому веществу сохраняться значительно дольше, чем на открытой поверхности.
На Земле макромолекулярный углерод часто сохраняется в древних породах и может быть связан как с жизнью, так и с абиогенезом. Подобные углеродные структуры встречаются и в метеоритах, а также могут образовываться во время небиологических химических реакций. Поэтому, как отметили авторы научной работы, говорить о существовании в прошлом жизни на Марсе пока преждевременно.
Прибор SHERLOC позволяет выявлять признаки органического углерода, но не дает полной информации о молекулярной структуре соединений. Поэтому для того, чтобы проверить, имеют ли этот макромолекулярный углерод биологическое происхождение, необходимы наземные лабораторные исследования.
Мерфи и его коллеги подчеркнули, что на Марсе есть все условия для сохранения следов его древней жизни, если, конечно, она когда-либо там существовала.
Научная работа опубликована в журнале Science Advances.