Марсоход «Кьюриосити» НАСА обнаружил на Марсе разнообразный набор органических молекул, в том числе химические вещества, считающиеся строительными блоками, необходимыми для зарождения жизни на Земле.
Марсоход «Кьюриосити» НАСА обнаружил на Марсе разнообразную смесь органических молекул, включая химические вещества, которые обычно считаются строительными блоками для зарождения жизни на Земле. Это открытие знаменует собой первый случай проведения нового вида химического эксперимента на другой планете.
Марсоход «Кьюриосити» добросовестно исследует кратер Гейл и гору Шарп с тех пор, как робот приземлился на Красной планете 6 августа 2012 года. Марсоход размером с автомобиль сейчас передвигается по региону Глен-Торридон в кратере Гейл — месту, которое, по мнению учёных, могло обладать условиями, благоприятными для существования древней жизни, если она там вообще когда-либо была. Находясь в этом регионе, «Кьюриосити» недавно использовал свой бортовой набор приборов для анализа проб на Марсе (SAM), созданный для поиска соединений углерода, связанных с жизнью, и исследования способов, которыми эти соединения образуются и разрушаются в марсианской экосфере.
Прибор SAM на борту «Кьюриосити» смог с помощью химического вещества, известного как гидроксид тетраметиламмония (TMAH), обнаружить органические молекулы в богатом глиной песчанике этого района. Среди недавно выявленных химических веществ есть азотсодержащие и серосодержащие молекулы, схожие с исходным материалом, который способствовал зарождению жизни на Земле. Однако эксперимент не позволяет определить, являются ли эти химические вещества результатом древней марсианской жизни или небиологических геологических процессов.
Исследование первого эксперимента SAM с TMAH, проведённого «Кьюриосити», возглавила Эми Уильямс, доцент кафедры геологических наук Университета Флориды в Гейнсвилле. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
«Этот эксперимент и его результаты стали плодом любви к науке», — сказала Уильямс в интервью Space.com. «Это был первый случай использования TMAH на другой планете, и наша команда проделала огромную работу по интерпретации и подтверждению молекул, обнаруженных в ходе этого первого в своём роде эксперимента».
Глинистые песчаники
В ходе эксперимента «Кьюриосити» было обнаружено более 20 органических молекул в глинистых песчаниках участка Нокфаррил-Хилл в Глен-Торридоне, возраст которого составляет примерно 3,5 миллиарда лет. Разнообразие обнаруженных органических молекул свидетельствует о том, что в древних марсианских отложениях сохранилось некоторое химическое разнообразие, несмотря на миллиарды лет диагенеза (процесса превращения отложений в горную породу) и воздействия радиации.
«Мы предполагаем, что этот набор органических соединений представляет собой продукты термохимического разложения TMAH, образовавшиеся из древнего органического макромолекулярного материала, сохранившегося в осадочных породах кратера Гейл, возраст которых составляет миллиарды лет», — поясняется в научной статье.
Уильямс рассказала, что открытия марсохода были подтверждены с помощью других приборов на борту. «Мы повторно провели идентификацию молекул, используя часть запасного оборудования SAM, чтобы подтвердить наши выводы», — сказала Уильямс. «Я думаю, что время было потрачено не зря, так как теперь у нас есть доказательства того, что набор молекул, разложившихся под действием реагента TMAH, происходит из более сложного макромолекулярного углерода, сохранившегося в подповерхностных слоях Марса».
Местные марсианские органические вещества
В статье объясняется, что продолжающееся изучение органического вещества на Марсе «является основой современного роботизированного исследования, поскольку космические агентства отправляют марсоходы и посадочные модули для изучения прошлого и настоящего Марса на предмет пригодности для жизни и поиска признаков жизни».
Кроме того, за десятилетие исследователи продвинулись от поиска органических молекул на Марсе к идентификации коренных марсианских органических веществ.
«Теперь мы готовы изучить происхождение этих органических веществ — будь то экзогенное (например, метеориты, кометы или межпланетная пыль) или эндогенное (например, абиотическое или биологическое происхождение)», — сообщают Уильямс и её коллеги в исследовании.
Как отмечается в новой научной статье, подтверждение наличия макромолекулярного органического вещества «подтверждает возможность того, что будущие оптимизированные эксперименты по термохимическому разложению с использованием TMAH смогут выявить древние биосигнатуры, сохранившиеся в макромолекулах на Марсе (если таковые имеются)».
Результаты эксперимента SAM TMAH «расширяют библиотеку подтверждённых и предполагаемых органических молекул, сохранившихся в течение длительного геологического времени в приповерхностных слоях Марса, и подтверждают наличие макромолекулярного углерода на Марсе», — заключается в статье.
Различные места на Марсе
Учёные говорят, что открытия «Кьюриосити» можно сопоставлять с наблюдениями другого действующего марсохода НАСА. «Наши выводы согласуются с некоторыми наблюдениями органического вещества, сделанными марсоходом „Персеверанс“», — сказала Уильямс.
Эксперимент TMAH на «Кьюриосити» использовался для идентификации циклических (или ароматических) органических соединений, полученных из более сложного макромолекулярного углерода, пояснила Уильямс. Между тем марсоход «Персеверанс» использовал другой прибор для поиска доказательств как циклических органических соединений, так и макромолекулярного углерода.
«Теперь у нас есть доказательства наличия разнообразного и потенциально сложного органического вещества, сохранившегося в разных местах на Марсе и обнаруженного с помощью различных комплектов приборов. Это позволяет предположить, что органический углерод на Марсе сохраняется в течение длительных периодов времени лучше, чем мы ожидали, учитывая суровые условия радиационной среды», — сказала Уильямс.
Будущие приборы для обнаружения жизни
Эти новые результаты могут оказаться полезными для будущих приборов по обнаружению жизни, которые будут использоваться как роботами, так и астронавтами, сказала Уильямс, назвав эксперимент TMAH «первопроходцем для предстоящих планетарных миссий».
Варианты эксперимента TMAH отправятся в путешествие на борту анализатора органических молекул Марса (MOMA) на марсоходе «Розалинд Франклин» Европейского космического агентства, предназначенном для изучения равнины Оксия Планум на Марсе, а также вместе с масс-спектрометром Dragonfly (DraMS), устанавливаемом на вертолёте Dragonfly, предназначенном для спутника Сатурна Титана.
Уильямс сказала, что новые результаты могут помочь в разработке экспериментального дизайна для этих будущих миссий.
«Эксперимент TMAH показал, что макромолекулярный углерод сохраняется в течение длительных периодов времени в некоторых марсианских породах. Это важная информация для будущих миссий и приборов по поиску жизни, поскольку теперь мы знаем, что более крупные молекулы, которые могли быть созданы живыми организмами, могут сохраняться в подповерхностных слоях Марса», — добавила Уильямс.
Уильямс заключила, что приборы следующего поколения «смогут сосредоточиться на методах более полного извлечения этих органических веществ и сбора новой информации об их природе и, возможно, происхождении, будь то геологическом, метеорическом или биологическом».