Как на Марсе нашли органику

Недавно ученые NASA поделились «очень любопытным ^[1]» открытием органических соединений на Марсе. Но чтобы понять важность недавнего открытия, стоит сначала ознакомиться с опытом и открытиями предыдущих исследований. Да, на Марсе есть органика, но ученые по-прежнему не торопятся признать её за доказательства прошлой или настоящей марсианской жизни…

Марс остается самым ожидаемым кандидатом на внеземное жилище, хотя последние сто лет его изучения — это эпоха разочарований. На Марсе не нашлось ни древних каналов, ни пирамид, ни сфинксов. И все неоднократные заявления о найденных признаках марсианской жизни оказывались преждевременными.

Правда воду на Марсе ^[2] нашли, но в то же время её нашли и на Луне ^[3] и на Меркурии ^[4], и на многих других телах Солнечной системы, и сейчас воду уже не считают важным признаком жизни.

После найденной воды, исследователи NASA сконцентрировали внимание на органике. Стоит уточнить, что слово «органика», хоть и похоже на «организм», но не означает жизнь. Органика это простые или сложные соединения углерода и водорода, и, иногда, других элементов. Именно способность органики выстраивать сложнейшие молекулы и стала основой жизни. Углеводороды — другое название органики — способны формироваться и без участия жизни. Так, например, простой органический газ — метан, на Земле собрался в удобные подземные залежи благодаря биологической активности, но на спутнике Сатурна Титане текут метановые реки в метановые моря, и там не предполагается их биологическое происхождение.

Более сложные органические соединения — аминокислоты, которые называют «строительные блоки белковой жизни» — находили и в метеоритах, даже тех, которые старше Земли. Найдены аминокислоты и в составе комет и в водяных гейзерах Энцелада. Недавно в метеорите ^[5] нашли даже молекулу внеземного белка, которая также не связана с жизнью.

В общем, найти органику в космосе не значит найти жизнь, но для известных форм жизни органические соединения это необходимый элемент строения и обмена веществ. Поэтому поискам аминокислот за пределами Земли и уделяется много внимания. Это важно не только для поиска инопланетян, но и для наилучшего понимания происхождения жизни на Земле. К примеру, из 500 известных аминокислот земная биология использует только 22, а почему так мало — неизвестно. Предполагается, что жизнь зарождалась «из того, что было», а было то, что прилетело из космоса и сформировалось на месте.

На Красную планету и ранее отправлялись приборы, для обнаружения органических соединений. Так ещё в 1976 году газовые хроматографы ^[6] на борту спускаемых аппаратов Viking 1 и 2 показали содержание органических хлорметанов в образцах грунта.

При этом ученые надеялись найти гораздо более богатую и сложную органику, подобную метеоритной, и удивились её отсутствию. Но тогда ещё не хватало полноты данных о составе грунта, поэтому хлорметаны сочли земным загрязнением, а полное отсутствие аминокислот долго оставалось загадкой. Только спустя 34 года удалось перепроверить ^[7] данные и убедиться, что прибор показал действительно марсианский хлорметан, т.е. органическое соединение. Хлорметаны не содержались в грунте в готовом виде, а стали результатом взаимодействия разогретых перхлоратов и более сложной марсианской органики.

Перхлораты — это соли хлорной кислоты, очень сильный окислитель, который даже используют в ракетном топливе и взрывчатке. Судя по всему, они распространены практически по всей марсианской поверхности, поэтому идея сажать в марсианском грунте картошку и поливать водой — не самая удачная, особенно внутри жилого модуля.

В 70-х не смогли опознать марсианский хлорметан из-за особенностей работы прибора — газового хроматографа. Из названия понятно, что он анализирует газ, а не камни или песок, которые собирали Viking. Для получения газа, зачерпнутый марсианский грунт сначала погружали в печку, и нагревали на несколько сотен градусов. Но при нагреве не только газ выделялся из грунта, но и начинались химические реакции между компонентами образца. В результате, нагретые перхлораты, просто «сожгли» всю органику в грунте, а продуктом горения и стали найденные хлорметаны.

Зато газоанализаторы Viking помогли в другом исследовании марсианской органики, когда проанализировали химический и изотопный состав марсианской атмосферы. Долгое время ученые подозревали отдельный тип метеоритов — шерготтиты ^[8] — в марсианском происхождении. В микропорах этих метеоритов нашли газ, который по составу оказался идентичен марсианскому «воздуху», который изучил Viking. Получается, благодаря Viking, на Земле к настоящему времени оказалось 266 фрагментов Марса, хотя сами аппараты никуда с Марса уже не улетели. Метеориты же добрались от Марса до Земли естественным путем — с помощью катастрофических падений больших астероидов.

Один из самых известных шерготтитов — Allan Hills 84001 ^[9]. Этот метеорит сформировался как часть марсианской поверхности 4 млрд лет назад, отправился в космический полёт 17 млн лет назад и упал на Землю 16 тыс лет назад. Примерно 25 лет назад в нём нашли ^[10] окаменелые структуры похожие на бактерии.

Потом оказалось, что поспешили с выводами, и никто из ученых с «первооткрывателями» марсианской жизни не согласился. Поэтому в дальнейшем исследователи ALH84001 сконцентрировали внимание на органических соединениях внутри него. Органику в этом метеорите находили давно, но подозревали земное загрязнение. В конце-концов марсианские углеводороды ^[11] там всё же нашли, но определили их небиологическую ^[12] природу.

Перхлораты же Марса сумел обнаружить ^[13] только аппарат Phoenix в 2008 году. Его отправили в приполярные регионы, туда, где ожидалось найти подповерхностный водяной лед.

Лед он нашел, но также брал пробы грунта. У Phoenix имелся газоанализатор, и тоже показал хлорметаны, но был у него и другой прибор для т.н. «влажной химии ^[14]». Образцы грунта погружались в воду, и содержание растворившихся химических элементов определялось методом ^[15] измерения электрического потенциала электрода в растворе. Тогда-то и нашлись перхлораты.

Таким образом, за тридцать лет удалось точно установить, что марсианская органика существует, и понять, какие условия мешают её исследованию на месте. С этим знанием открылся новый этап исследования Марса.

В 2012 году на Марс доставлена марсианская научная лаборатория, более известная под именем «марсоход Curiosity». В её задачах напрямую прописан поиск и изучение органических веществ, оставшихся от возможной древней жизни. Место посадки и маршрут планировались в том числе с целью их найти. И лаборатория показала углеводороды практически сразу после посадки, но их снова оказалось недостаточно для признания реальности марсиан. Что же Curiosity нашел недавно, и какие исследования планируются в будущем, об этом в следующей части…