Астрономія
Астрономія

Органіка на Марсі виявилася результатом взаємодії води з породами

Новий аналіз знайденого в Антарктиді марсіанського метеорита не знайшов жодних свідчень причетності життя до створення у ньому органічних молекул. Натомість дослідники виявили сліди двох непов'язаних з життям процесів взаємодії води з марсіанськими базальтами, у результаті яких і могла синтезуватися органіка зі зразка і яку на планеті знаходять зараз. Дослідження доводить, що принаймні чотири мільярди роки тому Марсу був притаманний абіотичний синтез органічних молекул, уточнюють вчені у публікації в Science.

Метеорит Allan Hills 84001 / Chip Clark

Метеорит Allan Hills 84001 / Chip Clark

Яку органіку знаходять на Марсі?

Ідея, що життя на Марсі все ж існувало, кріпне зі свідченнями про придатність умов на планеті для цього у минулому, та спонукає скеровувати марсоходи у кратери, які вважаються колишніми озерами. З 2011 року у кратері Ґейла життя шукає ровер «К'юріосіті», а 2020 на пошуки органіки у кратер Єзеро відправився «Персеверанс».

В аналізах марсіанського реголіту повсякчас трапляються органічні хлорбензол, хлорметал, органічні сполуки сірки, фрагменти алкільних та ароматичних сполук. І з-поміж того, що збережена на Марсі органіка розкриває нам умови еволюції планети, вона, звісно, грає головну роль у визначенні біологічного потенціалу Марса у минулому і сьогодні.

Втім, досі невідомо, у який саме спосіб ці органічні сполуки синтезувалися — чи мало до них стосунок життя. З метою отримати нові дані, які допоможуть визначити роль біотичних та абіотичних процесів на Марсі, вчені з Інституту науки Карнегі, Німецького дослідницького центру геонаук сумісно з науковцями з Британії взялися за аналіз знайденого на Землі марсіанського метеорита ALH 84001.

Що приніс цей метеорит з Червоної планети?

Марсіанський метеорит Allan Hills 84001 або ALH 84001 утворився у Нойський період — один із ранніх періодів у геологічній історії Марса. Як одна з найстаріших відомих (і доступних планетологам) порід Марса, ALH 84001 служить вікном у ранні планетарні процеси, які, можливо, також відбувалися і на ранній Землі. Вік магматичної кристалізації метеориту оцінили в 4,09 мільярда років, а сам він переважно складається з силікатного мінералу ортопіроксену, серед якого знайшлися органічний вуглець і можливі азотовмісні органічні сполуки.

Гіпотези щодо механізмів походження та утворення цих органічних сполук поділяються на два табори. У першому органіка могла синтезуватися внаслідок вивержень чи гідротермальних процесів на Марсі. У другому ж органіку могли принести живі організми: або ті, що зустрілися з метеоритом вже на Землі, або ті, що жили у марсіанську старовину. Щоб пролити ясність, вчені піддали два зразки метеорита спектральному, структурному та ізотопному аналізу, який і знайшов сліди органічного синтезу, зумовленого абіотичними процесами.

Результати дослідження зразків за допомогою сфокусованого іонного пучка карбонатних глобул у зразку. A. Steele et al. / Science, 2022

Результати дослідження зразків за допомогою сфокусованого іонного пучка карбонатних глобул у зразку. A. Steele et al. / Science, 2022

То звідки у метеорит потрапила органіка?

У зразках вчені знайшли ароматичний органічний вуглець, і навіть ряд функціональних груп органічного кисню, у тому числі карбоніл. Вони були пов'язані з мінеральними асоціаціями, які можна спостерігати у земних породах, які зазнали процесів серпентинізації та мінеральної карбонатизації, що вказує на те, що аналогічні процеси відбувалися і на ранньому Марсі.

Серпентинізація є одним з механізмів синтезу органічних сполук для якого необхідні реакції базальтових порід з потоками води. Таким чином вони зазнають гідротермальних змін та утворюють водень, який своєю чергою може утворити метан та інші органічні сполуки на кшталт мурашиної кислоти або формальдегіду. Водень також може посприяти синтезу алканів і азотовмісних органічних сполук. Слідами такого процесу у зразках марсіанської породи стали органічні речовини поєднані з магнетитом. Втім, магнетит знайшли і у зразках, де містився лише діоксид кремнію і карбонати, що вказує на процеси карбонатизації у мінералах, які також можуть утворювати органічні сполуки.

Жодне зі слідів цих реакцій, які змінювали метеорит ALH 8400 не є яскраво виділеними, тому вчені зробили висновок, що жоден з цих пов'язаних з водою процесів не був тривалим протягом довгого проміжку часу, тож ще належить дослідити, чи відбувалися вони як частина єдиного процесу, чи окремішньо. Втім, взаємодія води та гірських порід мають стосунок до здатності планети підтримувати життя, впливаючи на мінералогічне різномаїття та синтез органічних молекул.

На Землі ці реакції відповідальні за абіотичний органічний синтез, утворення метану та різномаїття мінералів. На Марсі вони зможуть пояснити і утворення метану (більше про цю сполуку в атмосфері планети ми розповідали у матеріалі «Своя атмосфера»). А оскільки вони вимагають присутності води, це тільки підвищує ймовірність існування придатного для життя середовища на Червоній планеті від 3,9 до 4,1 мільярда років тому.

Поки «Персеверанс» тільки вчиться видобувати ґрунт з брил у кратері Єзеро, «К'юріосіті» вже активно виділяє органічні сполуки на своїй бортовій хімічній лабораторії та навіть експериментує з різними хімічними методами. Японські ж дослідники пропонують пошукати загиблі мікроорганізми з минулого Марса на його супутниках. І поки до марсіанського життя ще далеко, земне на Червоній планеті непогано себе почуває — принаймні спори грибів і бактерії, які прожили п’ять годин у марсіанських умовах.


Фото в анонсі: Метеорит Allan Hills 84001 / Chip Clark