Марсоход Curiosity обнаружил следы жизни на Красной планете

Марсоход Curiosity NASA нашел крупнейшие органические молекулы на Марсе, возможно, это фрагменты жирных кислот, что указывает на прежние условия для сложной химической эволюции и возможной жизни. Хотя происхождение этих молекул неясно, их сохранность и размер вселяют надежды на обнаружение биосигнатур в будущих миссиях, включая возвращение образцов на Землю.

Исследователи провели повторный анализ ранее собранного образца породы с помощью бортовой химической лаборатории марсохода Curiosity, известной как SAM (инструмент анализа образцов на Марсе). В ходе этого анализа они обнаружили три молекулы: декан, ундекан и додекан, которые содержат, соответственно, 10, 11 и 12 атомов углерода. Считается, что эти молекулы представляют собой фрагменты жирных кислот — органических соединений, которые играют ключевую роль в образовании жизни на Земле.

Жирные кислоты обычно образуются живыми организмами и играют ключевую роль в построении клеточных мембран и выполнении других жизненно важных функций. Тем не менее они могут также синтезироваться в результате небиологических процессов, например, через химические реакции между водой и минералами в таких средах, как гидротермальные источники. Несмотря на то что происхождение выявленных молекул пока остается неизвестным, их присутствие само по себе представляет собой значительное открытие для научной группы Curiosity.

Ранее ученые, используя марсоход Curiosity, уже находили на поверхности Марса небольшие простые органические молекулы, но обнаружение более крупных соединений стало первым серьезным свидетельством того, что органическая химия на этой планете достигла уровня сложности, необходимого для возможного зарождения жизни.

Кроме того, новое исследование значительно увеличивает вероятность того, что более крупные органические молекулы, которые могут формироваться исключительно в условиях жизни и известны, как «биосигнатуры», могут сохраниться в марсианских условиях. Это утверждение развеивает ранее существовавшие опасения о том, что эти органические соединения могут разрушаться под воздействием интенсивной радиации и окислительных процессов спустя десятки миллионов лет.

По словам ученых, это открытие создает новые возможности для реализации планов по доставке образцов с Марса на Землю, где их можно будет анализировать с использованием самых современных доступных инструментов.

«Наше исследование демонстрирует, что даже сегодня, анализируя образцы с Марса, мы способны обнаружить химические следы возможной прошлой жизни, если она когда-либо существовала на этой планете», — утверждает Каролин Фрейсине, ведущий автор исследования и научный сотрудник Французского национального центра научных исследований в Лаборатории атмосферы, наблюдений и космоса в Гианкуре, Франция.

В 2015 году команда исследователей, впервые выявила органические молекулы на Марсе, воспользовавшись образцом, который анализируется в настоящем исследовании. Этот образец, получивший название «Камберленд», многократно подвергался проверкам с использованием различных методов анализа.

В мае 2013 года марсоход Curiosity бурил образец «Камберленд» в области кратера Гейл, известной как «Залив Йеллоунайф». Этот район, напоминающий дно древнего озера, привлек внимание ученых и стал причиной решения отправить туда марсоход перед тем, как продолжить путь к горе Шарп, которая возвышается над дном кратера.

Проведенные исследования подтвердили правильность выбора: образец «Камберленд» оказался насыщен химическими элементами, относящимися к почти 4-миллиардному прошлому кратера Гейл. Ученые ранее установили, что этот образец богат глинистыми минералами, образующимися в присутствии воды. В нем также содержится значительное количество серы, способствующей сохранению органических молекул. Кроме того, в образце имеются нитраты, необходимые для здоровья растений и животных на Земле, а также метан, возникающий из углерода и связанный с биологическими процессами на планете.

Одним из важнейших выводов ученых стало то, что в заливе Йеллоунайф действительно существовало древнее озеро, где могли накапливаться органические молекулы, сохраняясь в мелкозернистых осадочных породах, называемых аргиллитами. Дэниел Глэйвин, старший научный сотрудник в Центре космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и соавтор исследования, отметил, что имеются доказательства наличия жидкой воды в кратере Гейл на протяжении миллионов лет, и, возможно, даже значительно дольше. Это предполагает, что в условиях кратерного озера на Марсе было достаточно времени для возникновения жизни.

Недавнее открытие органических соединений произошло в результате эксперимента, изначально направленного на поиск аминокислот — важных строительных блоков белков. Исследователи нагрели образец в печи SAM дважды, в процессе чего измерили массу высвободившихся молекул. Несмотря на то, что никаких следов аминокислот обнаружить не удалось, команда обратила внимание, что из образца выделилось небольшое количество органических соединений, таких как декан, ундекан и додекан.

Понимая, что эти соединения могут быть продуктами распада более крупных молекул в ходе нагревания, ученые решили проанализировать возможные предшественники, из которых могли образоваться эти молекулы. В результате они сделали предположение, что декан, ундекан и додекан могут представлять собой остатки жирных кислот: ундекановой кислоты, додекановой кислоты и тридекановой кислоты соответственно.

Этот подход к анализу позволяет лучше понять химический состав образца и возможные биохимические процессы, которые могли иметь место на Марсе в прошлом. Такие находки открывают новые горизонты для изучения органической химии на Красной планете и возможности существования жизни.

В связи с тем, что указанные соединения могли произойти от более крупных молекул в процессе нагревания, ученые решили подойти к вопросу с обратной стороны, исследуя, из каких структур эти молекулы могли возникнуть. Они выдвинули гипотезу, что эти молекулы представляют собой остатки жирных кислот: ундекановой, додекановой и тридекановой кислот соответственно.

Ученые провели лабораторное исследование, где смешали ундекановую кислоту с глиной, аналогичной той, что обнаружена на Марсе, и провели эксперимент, имитирующий работу прибора SAM. В ходе нагревания ундекановая кислота, как и ожидалось, высвободила декан. Затем ученые обратились к уже опубликованным исследованиям, чтобы подтвердить возможность отделения ундекановой кислоты от додекановой, а также дополнительного выделения декана из тридекановой кислоты.

В процессе их работы была выявлена еще одна деталь, касающаяся количества углеродных атомов в предполагаемых жирных кислотах в образце. Основой каждой из этих кислот является длинная цепочка из 11–13 атомов углерода, в зависимости от конкретной молекулы. Интересно, что в результате процессов, не связанных с биологической активностью, обычно образуются более короткие жирные кислоты, в которых содержится менее 12 атомов углерода. В образце из Камберленда могут содержаться жирные кислоты с более длинными цепями, однако прибор SAM не предназначен для их обнаружения.

Ученые говорят, что, в конечном счете, есть предел тому, как много они могут узнать из приборов для поиска молекул, которые могут быть отправлены на Марс. «Мы готовы сделать следующий важный шаг и привезти образцы с Марса в наши лаборатории, чтобы решить спор о существовании жизни на Красной планете», — отметил Глэйвин.

Согласно раннему исследованию, пустынный и сухой Марс когда-то был заполнен водой, существовали не только озера, но и океаны. Наблюдения с использованием георадара показали на Красной планете подземные образования, напоминающие пляжи, давностью 4 млрд лет.