Марсоход НАСА нашел на Марсе древнюю, но активную органику

Марсоход НАСА Curiosity нашел органическое химическое вещество, обнаружил десятикратное увеличение содержания метана в атмосфере вокруг него, и отыскал другие органические молекулы в образцах порошкообразного грунта, полученных путем бурения при помощи роботизированной лабораторной установки.

«Такое резкое увеличение концентрации метана — сначала резкое увеличение, а потом резкое уменьшение — говорит нам о том, что там имеется какой-то локальный источник, — сказал Сушил Атрейя (Sushil Atreya) из Мичиганского университета, входящий в состав исследовательской группы марсохода. — Существует множество возможных источников, как биологических, так и не биологических, скажем, взаимодействие воды и грунта».

За 20 месяцев ученые 12 раз использовали возможности бортовой лаборатории марсохода в поисках метана в атмосфере. В течение двух месяцев в конце 2013 и начале 2014 года в четырех пробах было обнаружено среднее содержание метана в количестве семи частей на миллиард. До и после этого концентрация метана в образцах была в десять раз меньше.

Curiosity также обнаружил марсианские органические вещества в порошке, взятом путем бурения из горных пород. Это первая не вызывающая сомнений находка органики в поверхностных породах Марса. Эти органические вещества либо сформировались на Марсе, либо были занесены туда метеоритами.

Органические молекулы, содержащие углерод и водород, это те химические кирпичики, из которых возникает жизнь, хотя они могут существовать и без присутствия жизни. Анализ образцов атмосферы и горных пород в лаборатории Curiosity ничего не говорит о том, были ли на Марсе живые микробы. Но сделанные открытия проливают свет на химическую активность современного Марса, рассказывая нам о тех благоприятных для жизни условиях, которые существовали в древности на Красной планете.

«Мы будем разгадывать те загадки, которые задали эти находки, — говорит ученый из проекта Curiosity Джон Гроцингер (John Grotzinger), работающий в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. — Сможем ли мы больше узнать об активных химических веществах, вызывающих такие изменения в концентрации метана в атмосфере? Сможем ли отобрать образцы пород с сохранившейся и поддающейся определению органикой?»

Ученые долгие месяцы пытались определить, является ли найденный в образцах органический материал действительно марсианским. Лаборатория Curiosity обнаружила в нескольких пробах органические углеродные соединения, которые в действительности были перенесены на Марс с Земли марсоходом. Однако многочисленные анализы и проверки повышают уверенность в существовании марсианской органики.

Определить, какая именно марсианская органика находится в породе, сложно из-за присутствия в горных породах и в почве Марса хлорнокислых минералов. При нагревании внутри лаборатории марсохода соль хлорной кислоты меняет структуру органических соединений, а поэтому с выявлением марсианской органики возникают проблемы.

«Первое подтверждение наличия органического углерода в марсианской почве выглядит многообещающе, — говорит участник программы Curiosity ученый Роджер Саммонс (Roger Summons) из Массачусетского технологического института. — Органика важна, потому что она рассказывает нам о тех химических путях и способах, которыми она формировалась и сохранялась. В свою очередь, это многое говорит о различиях между Землей и Марсом, а также о том, благоприятны или нет осадочные породы из кратера Гейла для накопления органического вещества. Теперь задача заключается в том, чтобы найти другую породу на Маунт-Шарп, в которой может оказаться иной и более богатый запас органических соединений».

Ученые также сообщают, что Curiosity попробовал марсианскую воду, найденную в минералах озерных пластов, возраст которых более трех миллиардов лет. Эта находка указывает на то, что значительную часть воды Красная планета потеряла еще до образования этих пластов, а затем продолжала терять ее.

Лаборатория марсохода проанализировала изотопы углерода из молекул воды, находившихся в образцах миллиарды лет, а затем вышедших оттуда при нагревании. Они дали дополнительную информацию об истории воды на Марсе. Соотношение тяжелого изотопа водорода дейтерия и обычного изотопа водорода может дать основания для сравнения разных эпох в истории Красной планеты.

«Очень интересно, что замеры извлеченного из древних пород газа в лаборатории Curiosity говорят нам о том, как Марс терял свою воду», — говорит главный исследователь Центра космических полетов им. Годдарда Пол Махаффи (Paul Mahaffy), ставший главным автором доклада, опубликованного на этой неделе на сайте журнала Science.

Соотношение дейтерия и водорода менялось, потому что более легкий водород улетучивается из верхних слоев марсианской атмосферы быстрее, чем тяжелый дейтерий. Чтобы вернуться в прошлое и понять, как на Марсе со временем менялось это соотношение, ученые могут взглянуть на соотношение воды в сегодняшней атмосфере и на ее содержание в горных породах на разных этапах марсианской истории.

Найденные на Земле марсианские метеориты также дают нам некоторую информацию, но в ней есть немало пробелов. Нам неизвестно ни об одном марсианском метеорите, хотя бы приближающемся по возрасту к породам, изученным на Марсе. Согласно данным измерений Curiosity, они сформировались 3,9-4,6 миллиарда лет назад.

Соотношение, которое марсоход нашел в образцах, составляет примерно половину соотношения, выявленного в водных парах сегодняшней марсианской атмосферы. Это говорит о том, что после формирования данных пород большая часть марсианской воды исчезла. Тем не менее, выявленное соотношение примерно в три раза выше, чем пропорция в первоначальном составе воды на Марсе, если исходить из того, что в древнем составе соотношение было таким же, как в земных океанах. Эти данные свидетельствуют о том, что большую часть своей воды Марс утратил еще до формирования горных пород.

Работа Curiosity это лишь одна составляющая комплексных марсианских исследований НАСА в рамках подготовки к полету человека на Марс, который должен состояться в 2030-х годах. Калифорнийский технологический институт работает с Лабораторией реактивных двигателей в Пасадене, а эта лаборатория проводит научные исследования при помощи Curiosity в интересах Управления исследовательских полетов НАСА, расположенного в Вашингтоне. Лабораторные исследования на марсоходе возглавляет Махаффи из центра Годдарда. Основные приборы лаборатории, сыгравшие главную роль в сделанных открытиях, это разработанный в центре Годдарда квадрупольный масс-спектрометр и созданный в Лаборатории реактивных двигателей перенастраиваемый лазерный спектрометр.

Результаты лабораторных анализов марсохода по определению метана и марсианской органики в древних породах были обсуждены во вторник на брифинге, который состоялся в Сан-Франциско в зале заседаний Геофизического союза США. Результаты исследований опубликованы в статье, появившейся на этой неделе на сайте журнала Science и написанной Крисом Уэбстером (Chris Webster) из Лаборатории реактивных двигателей в соавторстве с другими учеными.

Отчет о выявлении органических веществ в марсианских породах будет опубликован в ближайшее время. Готовит его ученая из центра Годдарда Кэролайн Фрейсинет (Caroline Freissinet) с коллегами.