Марсоход провел инвентаризацию ключевых компонентов жизни
Ученые, используя данные марсохода НАСА Curiosity, впервые измерили общее содержание органического углерода — ключевого компонента молекул жизни — в марсианских породах. «Общий органический углерод является одним из нескольких измерений [или индексов], которые помогают нам понять, сколько материала доступно в качестве сырья для пребиотической химии и, возможно, биологии», — сказала Дженнифер Стерн из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Мы обнаружили от 200 до 273 частей органического углерода на миллион. Это сравнимо или даже больше, чем количество, обнаруженное в горных породах в местах с очень низким уровнем жизни на Земле, таких как части пустыни Атакама в Южной Америке и многое другое. чем было обнаружено в марсианских метеоритах».
Органический углерод представляет собой углерод, связанный с атомом водорода. Это основа органических молекул, которые создаются и используются всеми известными формами жизни. Однако органический углерод на Марсе не доказывает существование там жизни, потому что он также может поступать из неживых источников, таких как метеориты и вулканы, или образовываться на месте в результате поверхностных реакций. Органический углерод был обнаружен на Марсе и раньше, но предыдущие измерения давали информацию только о конкретных соединениях или представляли измерения, захватывающие только часть углерода в горных породах. Новое измерение дает общее количество органического углерода в этих породах.
Хотя сейчас поверхность Марса негостеприимна для жизни, есть свидетельства того, что миллиарды лет назад климат был более земным, с более плотной атмосферой и жидкой водой, стекавшей в реки и моря. Поскольку жидкая вода необходима для жизни, как мы ее понимаем, ученые считают, что марсианская жизнь, если бы она когда-либо возникла, могла бы поддерживаться ключевыми ингредиентами, такими как органический углерод, если бы он присутствовал в достаточном количестве.
Curiosity продвигает область астробиологии, исследуя обитаемость Марса, изучая его климат и геологию. Марсоход пробурил образцы аргиллитовых пород возрастом 3,5 миллиарда лет в формации залива Йеллоунайф в кратере Гейл, месте древнего озера на Марсе. Аргиллиты в кратере Гейла образовались в виде очень мелких отложений (в результате физического и химического выветривания вулканических пород) в воде, осевших на дне озера и погребенных. Органический углерод был частью этого материала и вошел в состав аргиллита. Помимо жидкой воды и органического углерода, в кратере Гейла были и другие благоприятные условия для жизни, такие как химические источники энергии, низкая кислотность и другие элементы, необходимые для биологии, такие как кислород, азот и сера. «По сути, это место могло бы предложить пригодную для жизни среду, если бы оно когда-либо существовало», — сказал Стерн, ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованной 27 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Чтобы провести измерение, Curiosity доставил образец в свой прибор для анализа образцов на Марсе (SAM), где печь нагревала порошкообразную породу до все более высоких температур. В этом эксперименте использовались кислород и тепло для преобразования органического углерода в углекислый газ (CO2), количество которого измеряется для получения количества органического углерода в горных породах. Добавление кислорода и тепла позволяет молекулам углерода распадаться и вступать в реакцию углерода с кислородом с образованием CO2. Некоторое количество углерода заключено в минералах, поэтому печь нагревает образец до очень высоких температур, чтобы разложить эти минералы и высвободить углерод, чтобы преобразовать его в CO2. Эксперимент был проведен в 2014 году, но потребовались годы анализа, чтобы понять данные и сопоставить результаты с другими открытиями миссии в кратере Гейла. Ресурсоемкий эксперимент был проведен всего один раз за 10 лет пребывания Curiosity на Марсе.
Этот процесс также позволил SAM измерить соотношение изотопов углерода, что помогает понять источник углерода. Изотопы — это версии элемента с несколько иным весом (массой) из-за наличия одного или нескольких дополнительных нейтронов в центре (ядре) их атомов. Например, углерод-12 имеет шесть нейтронов, а более тяжелый углерод-13 — семь нейтронов. Поскольку более тяжелые изотопы, как правило, реагируют немного медленнее, чем более легкие изотопы, углерод из жизни богаче углеродом-12. «В этом случае изотопный состав может сказать нам только, какая часть общего углерода составляет органический углерод, а какая часть — минеральный углерод», — сказал Стерн. «Хотя биологию нельзя полностью исключить, изотопы также нельзя использовать для подтверждения биологического происхождения этого углерода, потому что этот диапазон перекрывается с магматическим (вулканическим) углеродом и метеоритным органическим материалом, которые, скорее всего, являются источником этого углерода. органический углерод».
