На стародавньому Марсі були відповідні умови для підземного життя

Нове дослідження показує, що на древньому Марсі, ймовірно, було досить хімічної енергії, щоб мікроби могли процвітати під землею. «Засновуючи на фундаментальних фізичних та хімічних розрахунках, ми показали, що у підповерхневого шару стародавнього Марса, ймовірно, було досить розчиненого водню для живлення глобальної підповерхневого біосфери», говорить Джессі Тарнас, аспірант Університету Брауна і провідний автор дослідження, опублікованого в Earth and Planetary Science Letters».

«Умови в цій потенційно придатній для проживання зоні могли бути схожими на земні місця, де існує підземна життя».

Де на Марсі ховається життя?

Земля — дім для так званих підповерхневих литотрофных мікробних систем. У відсутність сонячного світла, ці підземні мікроби часто беруть свою енергію, відриваючи електрони від молекул в навколишньому середовищі. Розчинений молекулярний водень — прекрасний донор електронів. Він живить таких мікробів на Землі.

Нове дослідження показує, що радіоліз, процес, в процесі якого випромінювання руйнує молекули води на складові водень і кисень, міг створити багато водню в стародавній марсіанської подповерхности. За оцінками вчених, концентрація водню в корі 4 мільярди років тому повинна була бути приблизно порівнянної з земний, яка годує безліч мікробів сьогодні.

Ці висновки не означають, що життя безумовно існувала на древньому Марсі, але вони припускають, що якби життя дійсно з’явилася, марсіанська подповерхность мала б необхідні компоненти для підтримки її на протязі сотень мільйонів років. Ця робота також має значення для майбутнього дослідження Марса, оскільки області, де стародавня подповерхность виходить назовні, можуть бути відмінним місцем для пошуку колишнього життя.

Йдемо в підпіллі

З тих пір, як з’ясувалося, що на Марсі колись текли річки та озера, вчені одержимі можливість того, що Червона планета могла коли-зберігати життя. Але хоча свідчення існування води в минулому незаперечні, незрозуміло, протягом якої частини марсіанської історії вода насправді текла. Кращі кліматичні моделі раннього Марса дають температури, які навряд чи перевищують точку замерзання, а значить вологі періоди планети могли бути дуже швидкоплинні. Це не кращий сценарій для підтримання життя на поверхні протягом тривалого часу, і тому деякі вчені вважають, що під поверхнею минула марсіанська життя могла відчувати себе краще.

«Виникає запитання: якою була природа цієї підповерхневого життя, якщо така існувала, та де вона брала свою енергію?», каже Джек Мастард, професор факультету Землі, навколишнього середовища і планетарних наук Браунівського університету, співавтор дослідження. «Ми знаємо, що радіоліз допомагає забезпечувати енергією підземних мікробів на Землі, тому Джессі вирішив продовжити цю історію з радиолизом на Марсі».

Вчені вивчили дані гамма-променевого спектрометра, який літає на борту апарата Mars Odyssey. Вони склали карту розповсюдженості радіоактивних елементів торію і калію в марсіанській корі. Відштовхуючись від карти, їм вдалося знайти і третій радіоактивний елемент, уран. Розпад трьох цих елементів забезпечує радіацію, яка призводить до радиолитическую розпаду води. І оскільки ці елементи розпадаються з певною швидкістю, модель поширеності можна використовувати, щоб розрахувати наявність елементів 4 мільярди років тому. Так у команди з’явилася ідея радіоактивного спалаху, яка активно підштовхувала радіоліз.

Наступним кроком було оцінити, скільки води було доступно для цієї радіації. Геологічні дані свідчать про те, що в пористих породах стародавньої марсіанської кори було багато ґрунтових вод, які прориваються через пори. Вчені використовували вимірювання щільності марсіанської кори, щоб приблизно оцінити, скільки часу було доступно для заповнення водою.

Нарешті, команда використовувала геотермальні та кліматичні моделі, щоб визначити, де могла б знаходитися стародавня життя. Повинно було бути не так холодно, щоб не вся вода замерзла, але і не дуже тепло.

Об’єднавши ці аналізи, вчені прийшли до висновку, що Марс, ймовірно, мав глобальну подповерхностную потенційно населену зону в кілька кілометрів завтовшки. У цій зоні виробництво водню в процесі радіолізу генерувало більш ніж достатньо хімічної енергії для підтримки мікробної життя, якщо виходити з того, що нам відомо на Землі. І ця зона повинна була зберігатися сотні мільйонів років.

Ці висновки зберігалися, навіть коли вчені моделювали різні кліматичні сценарії — деякі тепліше, деякі холодніше. Що примітно, за словами Тарнаса, кількість підземного водню, доступного в якості джерела енергії, зростає надзвичайно холодних кліматичних сценаріїв. Тому що більш товстий шар льоду над зоною населеності служить кришкою, яка не дає водню тікати з подповерхности.

«У людей є уявлення про те, що холодний клімат раннього Марса поганий для життя, але як ми бачимо, в холодному кліматі більше хімічної енергії для життя під землею», говорить Тарнас. «Ми думаємо, що це може змінити ставлення людей до клімату і минулого життя на Землі».

Наслідки дослідження

Тарнас і Мастард кажуть, що ці висновки допоможуть у розумінні, куди відправляти наступний космічний апарат, який займеться пошуком ознак життя на Марсі.

«Один з найцікавіших варіантів дослідження це пошук блоків мегабрекчии — шматків породи, які були вирвані з землі в процесі удару метеорита», говорить Тарнас. «Багато з них надійшли з глибини жилої зони, а тепер перебувають, часто незаймані, на поверхні».

Мастард, який активно брав участь в процесі вибору місця посадки ровера Mars 2020, каже, що такого роду блоки брекчії присутні як мінімум у двох місцях, які розглядали у NASA: Northeast Syrtis Major і Midway.

«Місія ровера 2020 буде полягати в пошуках ознак життя», – говорить Мастард. «Області, де у вас можуть бути залишки підземної жилої зони — яка, можливо, була найбільшою жилою зоною на планеті — здаються хорошим місцем для пошуку».

А як думаєте ви?