В настоящее время роботизированные марсоходы исследуют поверхность Марса. Частью миссии марсохода является обследование планеты на наличие признаков жизни. Может быть, и нечего искать, но что, если есть, а марсоходы просто не могут её «увидеть»? Новое исследование, опубликованное сегодня в Nature Communications, предполагает, что нынешнее оборудование марсоходов может на самом деле не соответствовать задаче поиска признаков жизни. Как микробиологу, занимающемуся экстремальными условиями, мне знакомы проблемы поиска жизни там, где это кажется почти невозможным. В астробиологии мы изучаем разнообразие жизни в местах на Земле с экологическими или физическими особенностями, которые напоминают районы, уже описанные на Марсе. Мы называем эти земные среды «марсианскими аналогами».
Новое исследование, проведенное Армандо Асуа-Бустосом из Центра астробиологии в Мадриде, проверило сложные инструменты, которые в настоящее время используются марсоходами НАСА Curiosity и Perseverance, а также некоторое новое лабораторное оборудование, запланированное для будущего анализа, на марсианском аналоге марсохода. Пустыня Атакама. Азуа-Бустос и его коллеги обнаружили, что испытательное оборудование марсоходов — инструменты для анализа образцов в полевых условиях — имеет ограниченную способность обнаруживать следы жизни, которые мы могли бы ожидать найти на красной планете. Они смогли обнаружить минеральные компоненты образцов, но не всегда смогли обнаружить органические молекулы. В случае моей команды наши аналоги Марса — это холодные и сверхзасушливые пустыни Сухих долин и островов Уиндмилл в Антарктиде.
В обоих этих местах жизнь существует, несмотря на экстремальные нагрузки. Поиск доказательств жизни является сложной задачей, учитывая суровые условия и нехватку микробной жизни. Во-первых, мы должны определить биологические и физические границы жизни, существующей (и обнаруживаемой) в аналоговых «экстремальных» средах. Затем нам нужно разработать инструменты для определения «биосигнатур» жизни. К ним относятся органические молекулы, такие как липиды, нуклеиновые кислоты и белки. Наконец, мы определяем, насколько чувствительными должны быть инструменты для обнаружения этих биосигнатур на Земле, а также на Марсе. Это говорит нам о пределах нашего обнаружения.
В моей области экстремальной микробиологии «микробная темная материя» — это когда большинство микроскопических организмов в образце не были выделены и/или охарактеризованы. Чтобы идентифицировать их, нам необходимо определить секвенирование следующего поколения. Команда Азуа-Бустоса делает еще один шаг вперед, предлагая «темный микробиом», который содержит потенциально реликтовые, вымершие земные виды. Команда Азуа-Бустоса обнаружила, что сложные лабораторные методы могут обнаружить темный микробиом в образцах сверхзасушливой почвы пустыни Атакама, похожей на марсианскую. Однако нынешнее оборудование марсоходов не сможет обнаружить его на Марсе.
В образцах с такой скудной биомассой мы используем высокочувствительные лабораторные методы для обнаружения микробной жизни, включая секвенирование генов и визуализацию клеток с помощью микроскопического анализа. Прототипы для секвенирования генома в полевых условиях разрабатываются, но они пока не обладают необходимой чувствительностью для образцов с низкой биомассой. Поиски жизни на других планетах также зависят от нашего понимания того, что необходимо для существования жизни, причем самым простым списком является энергия, углерод и жидкая вода. На Земле большинство организмов используют фотосинтез для получения энергии солнечного света. Для этого процесса требуется вода, которая почти полностью отсутствует в сухих пустынных средах, таких как Антарктида и пустыня Атакама, и, скорее всего, на Марсе. Мы думаем, что процесс, который мы назвали «атмосферным хемосинтезом», мог бы заполнить этот пробел.
Моя команда впервые обнаружила атмосферный хемосинтез в холодных пустынных почвах Антарктиды. В этом игнорируемом метаболическом процессе бактерии буквально «живут в разреженном воздухе», потребляя следовые количества водорода и угарного газа из атмосферы. Мы думаем, что микробиомы сухих пустынь могут полагаться на этот процесс как на энергию, так и на воду, которая является побочным продуктом этого процесса. Экосистемы, подобные тем, которые мы нашли в Антарктиде, теперь предлагают одну из самых многообещающих экологических моделей в поисках марсианской жизни. Теперь мы считаем, что в сцементированных льдом недрах Марса есть потенциал для жизни. Моя команда — вместе с сотрудниками из НАСА и Университета Претории — планирует исследовать это в Университетской долине Антарктиды, определив экологические пределы производства энергии, метаболической воды и углерода за счет потребления следовых газов.
Наши новые знания о целевых биосигнатурах и уровне чувствительности, необходимом для их обнаружения, будут иметь решающее значение при разработке или оптимизации будущих инструментов, которые будут развернуты в миссиях, направленных на поиск жизни. Целью будущих миссий на Марс, включая миссию Icebreaker Life, запланированную на 2026 год, является поиск доказательств существования жизни. Icebreaker Life возьмет пробы сцементированного льдом грунта, похожего на сухую антарктическую вечную мерзлоту, и, если он обнаружит признаки жизни, миссия по возвращению образцов с Марса будет иметь высокий приоритет.
Возвращать образцы на Землю для лабораторного анализа рискованно. Как мы обнаружили с нашими образцами антарктической почвы, проблемы могут включать загрязнение, сохранение низких температур во время транспортировки и необходимость в специализированных карантинных лабораториях для анализа образцов без их уничтожения. Но, как предполагает Асуа-Бустос, доставка образцов на Землю для подробного лабораторного анализа может быть единственным надежным способом обнаружить или исключить присутствие (или присутствие в прошлом) жизни.
