Ученые, анализирующие измельченную породу на борту марсохода НАСА Curiosity, обнаружили самые крупные органические соединения на красной планете на сегодняшний день. Это открытие, опубликованное в понедельник в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагает, что химия пребиотиков, возможно, продвинулась на Марсе дальше, чем наблюдалось ранее.
Ученые исследовали существующий образец породы в мини-лаборатории Curiosity Sample Analysis на Марсе (SAM) и обнаружили молекулы декана, ундекана и додекана. Считается, что эти соединения, состоящие из 10, 11 и 12 атомов углерода соответственно, являются фрагментами жирных кислот, которые сохранились в образце. Жирные кислоты относятся к числу органических молекул, которые на Земле являются химическими строительными блоками жизни.
Живые организмы вырабатывают жирные кислоты, которые помогают формировать клеточные мембраны и выполнять различные другие функции. Но жирные кислоты могут образовываться и без жизни, в результате химических реакций, запускаемых различными геологическими процессами, включая взаимодействие воды с минералами в гидротермальных источниках.
Хотя нет никакого способа подтвердить источник обнаруженных молекул, их обнаружение вообще является захватывающим для научной команды Curiosity по нескольким причинам.
Ученые Curiosity ранее обнаружили на Марсе небольшие, простые органические молекулы, но обнаружение этих более крупных соединений является первым доказательством того, что органическая химия продвинулась к такой сложности, которая необходима для зарождения жизни на Марсе.
Новое исследование также увеличивает вероятность того, что на Марсе могут сохраниться крупные органические молекулы, которые могут образоваться только в присутствии жизни, известные как "биосигнатуры", что снимает опасения по поводу того, что эти соединения разрушаются после десятков миллионов лет воздействия интенсивной радиации и окисления.
По словам ученых, это открытие является хорошим предзнаменованием для планов по доставке образцов с Марса на Землю для их анализа с помощью самых современных приборов, доступных здесь.
"Наше исследование доказывает, что даже сегодня, анализируя марсианские образцы, мы могли бы обнаружить химические признаки прошлой жизни, если она когда-либо существовала на Марсе", - сказала Кэролайн Фрейссине, ведущий автор исследования и научный сотрудник Французского национального центра научных исследований в Лаборатории атмосфер, наблюдений и космоса в Париже. Гайанкур, Франция.
В 2015 году Фрейссине был одним из руководителей группы, которая впервые окончательно идентифицировала марсианские органические молекулы в том же образце, который использовался для текущего исследования. Образец, получивший название "Камберленд", неоднократно анализировался SAM с использованием различных методов.
Curiosity пробурил образец Камберленда в мае 2013 года в районе кратера Гейла на Марсе под названием "Залив Йеллоунайф". Ученые были настолько заинтригованы заливом Йеллоунайф, который выглядел как древнее дно озера, что направили туда марсоход, прежде чем отправиться в противоположном направлении к его основному пункту назначения - горе Шарп, которая поднимается со дна кратера.
Поездка стоила того: Камберленд, оказывается, битком набит загадочными химическими находками, которые дают представление о прошлом кратера Гейла, насчитывающем 3,7 миллиарда лет. Ранее ученые обнаружили, что образец богат глинистыми минералами, которые образуются в воде. В нем много серы, которая помогает сохранить органические молекулы.
В Камберленде также много нитратов, которые на Земле необходимы для здоровья растений и животных, и метана, образующегося из углерода, который на Земле связан с биологическими процессами.
Возможно, самым важным было то, что ученые установили, что в заливе Йеллоунайф действительно было древнее озеро, которое обеспечивало среду, способную концентрировать органические молекулы и сохранять их в мелкозернистой осадочной породе, называемой аргиллитом.
"Есть свидетельства того, что жидкая вода существовала в кратере Гейла миллионы лет и, вероятно, намного дольше, а это означает, что в этих озерах-кратерах на Марсе было достаточно времени для формирования жизни", - сказал Дэниел Главин, старший научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Нью-Йорке. Гринбелт, штат Мэриленд, и соавтор исследования.
Недавнее открытие органических соединений стало побочным эффектом не связанного с этим эксперимента, в ходе которого Камберленд пытался обнаружить признаки аминокислот, которые являются строительными блоками белков. После того, как образец дважды прогрелся в духовке СЭМА и затем была измерена масса выделившихся молекул, команда не обнаружила никаких признаков аминокислот. Но они заметили, что в образце было обнаружено небольшое количество декана, ундекана и додекана.
Поскольку эти соединения могли отделиться от более крупных молекул при нагревании, ученые попытались выяснить, из каких структур они могли образоваться. Они предположили, что эти молекулы были остатками жирных кислот ундекановой кислоты, додекановой кислоты и тридекановой кислоты, соответственно.
Ученые проверили свой прогноз в лаборатории, смешав ундекановую кислоту с глиной, похожей на марсианскую, и проведя эксперимент, похожий на SAM. После нагревания ундекановая кислота выделила декан, как и предсказывалось. Затем исследователи сослались на эксперименты, уже опубликованные другими учеными, чтобы показать, что ундекан мог образоваться из додекановой кислоты, а додекан - из тридекановой кислоты.
В своем исследовании авторы обнаружили еще одну интригующую деталь, связанную с количеством атомов углерода, из которых состоят предполагаемые жирные кислоты в образце. Основой каждой жирной кислоты является длинная прямая цепочка из 11-13 атомов углерода, в зависимости от молекулы. Примечательно, что небиологические процессы обычно приводят к образованию более коротких жирных кислот, содержащих менее 12 атомов углерода.
Возможно, что образец из Камберленда содержит жирные кислоты с более длинной цепью, говорят ученые, но SAM не оптимизирован для обнаружения более длинных цепей.
Ученые говорят, что, в конечном счете, есть предел тому, что они могут сделать с помощью приборов для поиска молекул, которые могут быть отправлены на Марс. "Мы готовы сделать следующий важный шаг и доставить образцы с Марса домой, в наши лаборатории, чтобы разрешить споры о жизни на Марсе", - сказал Главин.
