Max Home IndustryУченые, используя данные ровера НАСА Curiosity, впервые измерили общее количество органического углерода — ключевого компонента в молекулах жизни — в марсианских породах.
«Общий органический углерод — это одно 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 по меньшей мере 200-273 частей на миллион органического углерода. Это сравнимо или даже больше, чем количество, обнаруженное в породах в очень малообжитых местах на Земле, таких как часть пустыни Атакама в Южной Америке, и больше, чем было обнаружено в метеоритах Марса».
Органический углерод — это углерод, связанный с атомом водорода. Он является основой для органических молекул, которые создаются и используются всеми известными формами жизни. Однако наличие органического углерода на Марсе не доказывает существование там жизни, поскольку он может происходить и из неживых источников, таких как метеориты, вулканы, или образоваться на месте в результате поверхностных реакций. Органический углерод находили на Марсе и раньше, но предыдущие измерения давали информацию только о конкретных соединениях или представляли собой измерения, фиксирующие лишь часть углерода в породах. Новое измерение позволяет определить общее количество органического углерода в этих породах.
Хотя сейчас поверхность Марса негостеприимна для жизни, есть свидетельства того, что миллиарды лет назад климат был более похож на земной, с более плотной атмосферой и жидкой водой, которая текла в реки и моря. Поскольку жидкая вода необходима для жизни, как мы ее понимаем, ученые считают, что марсианская жизнь, если она когда-либо развивалась, могла поддерживаться такими ключевыми ингредиентами, как органический углерод, если он присутствовал в достаточном количестве.
Curiosity продвигает область астробиологии, исследуя пригодность Марса для жизни, изучая его климат и геологию. Марсоход взял образцы из 3,5-миллиардной грязевой породы в формации «Yellowknife Bay» в кратере Гейла — месте древнего озера на Марсе. Грязевые породы в кратере Гейла образовались в результате того, что очень тонкий осадок (в результате физического и химического выветривания вулканических пород) в воде осел на дно озера и был погребен. Органический углерод был частью этого материала и вошел в состав грязевого камня. Помимо жидкой воды и органического углерода, в кратере Гейла были и другие условия, благоприятные для жизни, такие как химические источники энергии, низкая кислотность и другие необходимые для биологии элементы, такие как кислород, азот и сера. «В принципе, в этом месте была бы пригодная среда для жизни, если бы она вообще существовала», — сказал Стерн, ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованной 27 июня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Для проведения измерений Curiosity доставил образец в прибор Sample Analysis at Mars (SAM), где печь нагрела порошкообразную породу до постепенно повышающейся температуры. В этом эксперименте кислород и тепло использовались для преобразования органического углерода в углекислый газ (CO2), количество которого измеряется для получения количества органического углерода в породе. Добавление кислорода и тепла позволяет молекулам углерода распадаться и вступать в реакцию с кислородом, образуя CO2. Часть углерода заперта в минералах, поэтому печь нагревает образец до очень высоких температур, чтобы разложить эти минералы и высвободить углерод для преобразования его в CO2. Эксперимент был проведен в 2014 году, но потребовались годы анализа, чтобы понять полученные данные и представить результаты в контексте других открытий миссии в кратере Гейла. Этот ресурсоемкий эксперимент был проведен только 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 разновидности элемента с немного разным 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 тяжелые изотопы обычно реагируют немного медленнее, чем легкие, углерод из жизни более богат углеродом-12. «В данном случае изотопный состав может сказать нам только о том, какую часть от общего количества углерода составляет органический углерод, а какую — минеральный», — говорит Стерн. «Хотя биология не может быть полностью исключена, изотопы также не могут быть использованы для подтверждения биологического происхождения этого углерода, потому что диапазон перекрывается с магматическим (вулканическим) углеродом и метеоритным органическим материалом, которые, скорее всего, являются источником этого органического углерода».
Исследование финансировалось программой НАСА по исследованию Марса. Миссия Марсианской научной лаборатории Curiosity возглавляется Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии; JPL управляется Калтехом. SAM был построен и испытан в Центре космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Чарльз Малеспин — главный исследователь SAM.