Жизнь на Марсе надо искать под поверхностью

Был ли древний Марс однажды похож на Землю, был ли он более теплым и влажным, были ли на нем озера, в которых можно плавать, и реки, по которым можно было бы сплавляться. Некоторые свидетельства, в том числе, по всей видимости, прорезанные водой каналы, впервые открытые в 1970-е космическим аппаратом Маринер, указывают, что так и было, по крайней мере, в короткие периоды.



Но большая часть истории о марсианской воде происходит под поверхностью. Мои коллеги и я недавно посмотрели свежим взглядом на данные за почти десятилетие исследований древнейших районов Марса, которые содержат глинистые минералы, для образования которых необходима вода. Основной вопрос состоял в том, сформировались ли эти широко распространенные глины главным образом на поверхности планеты, что предполагает подобный Земле ранний Марс, или же они сформировались под поверхностью, циркулирующей через поверхностный слой водой?

Чтобы выяснить это, мы сопоставили минералогический состав и слоистость древних пород с известными давлением, температурой и геохимическими условиями, которые ведут к росту минералов. Данные показывают, что жидкая вода оказывала самое большое и продолжительное воздействие на породы под поверхностью Марса .

Это объясняет, почему многие древние глиносодержащие породы представлены очень толстыми слоями, вероятно, грунтовые воды циркулировали в значительной части подповерхностного слоя, геотермально нагреваемого в течение первого миллиарда лет истории Марса, прежде чем планета остыла, отдав тепло горячих недр.

Это также объясняет, почему богатый железом и магнием состав глин подобен породам, из которых они сформировались. Когда воды циркулируют под поверхностью, железо и магний не переносятся очень далеко. Некоторые из древних районов Марса содержат одиночный тонкий слой богатых алюминием глин на вершине слоев, богатых железом и магнием, мы считаем, что этот слой образовался, когда циркулировавшие по поверхности воды выщелочили породы, удалив железо и магний, сформировав богатые алюминием глины. Поэтому эти данные означают, что на раннем Марсе были озера и реки, но это длилось недолго.

Одно следствие наших изысканий относится к потенциальным средам обитания жизни на раннем Марсе. Если под поверхностью воды циркулировали в течение миллионов лет, то на поверхности Марса лишь иногда была жидкая вода, поэтому, вероятно, лучшей средой для происхождения и эволюции жизни стали бы подповерхностные слои.

На первый взгляд это утверждение может показаться странным. На Земле большая часть известной нам биосферы питается посредством фотосинтеза от Солнца. От зеленых растений до зеленых водорослей и фитопланктона, основа пищевой цепи главным образом зависит от солнечного света.

Тем не менее, фотосинтез в известном нам сегодня виде, возможно, не был метаболической реакцией, используемой ранней жизнью. Вероятнее всего, простейшие формы фотосинтеза и хемосинтеза [использование энергии получаемой в ходе окислительно-восстановительных реакций для формирования химических соединений] были основополагающими источниками энергии ранней жизни. Хемосинтетическая жизнь существует на Земле и сегодня, просто ее трудно заметить в повседневной жизни. Микробная жизнь процветает от взаимодействия воды и пород, обитая в глубоководных гидротермальных источниках, малоглубинных наземных гидротермальных системах и в грунтовых водах глубинных пластов. Генетическое секвенирование показывает, что ранняя жизнь на Земле могла быть термофильной и хемосинтетической, теплолюбивой и существующей за счет энергии, выделяющейся при преобразовании водой пород.

Это, вероятно, имело место быть. Мы лишь немного понимаем первый миллиард лет Земли, потому что большинство пород было переработано или сильно деформировано тектоникой плит. Но первая геологическая эпоха в истории Земли получила название Гадей, потому что считалось, что это были адские времена. Тепло от аккреции планеты и распада радиоактивных элементов порождало обширный вулканизм. Метеориты бомбардировали поверхность. Тем не менее, первые океаны сформировались в течение этого периода, к его концу первая жизнь распространилась достаточно, чтобы сохраниться в окаменелостях. Эти древнейшие окаменелости живых организмов, датируемые 3,5 млрд лет назад, действительно кажутся фотосинтетическими, но у нас лишь незначительное число намеков на старших кузенов из-за отсутствия хорошо сохранившихся пород и, возможно, из-за трудностей фиксации свидетельств этих первых организмов.

Что возвращает нас к Марсу. После политики «следования за водой» последнего десятилетия исследований, НАСА сдвинуло свои ориентиры на более амбициозные и сложные цели по «поиску признаков жизни» на Красной планете и изучению изменения условий обитаемости на ней. Последующие марсоходы и посадочные модули столкнутся с задачей дистанционного обнаружения химических и ископаемых биомаркеров или даже с задачей возвращения образцов на Землю для анализа в лабораториях.

В древнейших породах Земли трудно найти свидетельства жизни. Следует ожидать, что Марс в этом плане не отличается. Первая из предстоящих миссий – Mars Science Laboratory – отправится к осадочным породам кратера Гейл, чтобы исследовать изменения условий окружающей среды и поверхностных вод Марса. Марсоход обладает возможностью обнаружения органических веществ, которые могут указывать на существовавшую в прошлом жизнь, хотя это и имеет низкие шансы на успех, учитывая, как легко разрушаются эти соединения.

Для будущих исследований остается проникнуть глубже в прошлое, к ранним подповерхностным средам обитания, чтобы понять существовавшие для жизни возможности в течение первого миллиарда лет Марса. Каковы были условия окружающей среды в течение первого миллиарда лет истории Солнечной системы? Какого рода среды обитания были доступны для ранней жизни? В которых из них и как жизнь зародилась и процветала?

До сих пор нам была известна лишь одна планета, способная поддерживать жизнь, - наша Земля. Марс – наш сосед – может обеспечить вторую точку на графике. Марс хранит множество неповрежденных пород с возрастом более 3,5 миллиардов лет. Более 50% его коры хранит запись процессов, происходивших в течение первого миллиарда лет истории Солнечной системы. В некоторых районах Красной планеты наблюдается выход на поверхность пластов с самого раннего периода, что делает их доступными для исследования марсоходами.