Пятна, обнаруженные марсоходом Perseverance, назвали вероятным результатом жизнедеятельности микроорганизмов

В 2021 году марсоход NASA Perseverance выполнил мягкую посадку в картере Езеро — древнем марсианском бассейне, который три миллиарда лет назад, вероятно, заполняло озеро. Ученые выбрали это место по нескольким причинам. 

Во-первых, там обнаружены следы дельты реки, впадавшей в озеро. Дельта могла накапливать осадочные породы, которые часто сохраняют органические молекулы и возможные химические следы жизни. Во-вторых, в Езеро выявили карбонаты и глинистые минералы, которые образуются в присутствии воды и способны сохранять органические вещества. Эти минералы могут служить своеобразной «‎капсулой времени» для изучения прошлой среды Марса.

Через три года работы вблизи скального участка Bright Angel марсоход наткнулся на камень, поверхность которого покрывали два типа отметин: светлые пятна с темной окантовкой диаметром несколько миллиметров — «леопардовые пятна», а также мелкие темные пятнышки диаметром приблизительно 100 микрон — «семена мака». Оба типа отметин располагались между белыми слоями сульфата кальция — минерала, который на Земле формируется в присутствии воды.

Долгое время считалось, что марсианские пятна могли образоваться в результате химических реакций восстановления. Проще говоря, минералы-окислы вступали в реакцию с восстановителями — например, органическим веществом или сульфидами. Однако точный механизм оставался неясным. Одни исследователи предполагали, что ключевую роль сыграли растворы, переносящие сульфиды, другие связывали процесс с активностью микроорганизмов, которые использовали железо и серу в своих метаболических процессах.

Например, на нашей планете похожие структуры часто связывают с деятельностью микроорганизмов. Химические реакции, окисление и восстановление, которые оставляют такие следы, служат для микроорганизмов источником энергии.

Команда американских планетологов под руководством Джоэля Горовица (Joel Hurowitz) из Университета штата Нью-Йорк в Стони-Бруке проанализировала химический состав этих пятен с помощью инструментов, установленных на Perseverance.  

Исследователи обнаружили в «маковых зернах» фосфат железа с восстановленной формой железа, а в «леопардовых пятнах» — сульфид железа с восстановленной серой. Окружающие породы содержали окисленное трехвалентное железо (Fe³⁺), которое чаще всего образуется в результате взаимодействия двухвалентного железа с растворенным в воде кислородом. Иными словами, ученые подтвердили наличие окислительно-восстановительных реакций в месте, где Perseverance нашел отметины. 

На Земле минералы с восстановленной серой образуются двумя путями. Первый — абиотический процесс, не требующий микроорганизмов, но происходящий при температуре выше 120 градусов Цельсия. Этот процесс может занять тысячи или миллионы лет. Второй — деятельность микроорганизмов, которые запускают реакцию при низких температурах.

Если бы марсианские породы подверглись воздействию высоких температур, это оставило бы следы в виде крупных кристаллов, образованных в процессе плавления и повторного затвердевания. Однако инструменты Perseverance не обнаружили подобных структур. Это исключило сценарий с высокими температурами и усилило позиции биологической гипотезы.

Однако есть нюанс. На Земле микробная активность порождает не только восстановленные минералы, но и дополнительные признаки в виде кристаллов доломита (карбоната кальция и магния). В марсианских породах их пока не нашли.

Хотя данные, собранные марсоходом, указывают на возможное биологическое происхождение пятен, окончательные выводы можно будет сделать только после анализа образцов в лаборатории. Perseverance уже собрал такой материал, но он попадет на Землю лишь в 2030-х годах. Если гипотеза подтвердится, это станет первым свидетельством существования жизни за пределами нашей планеты.

Горовиц и его коллеги представили результаты исследования на Конференции по лунным и планетарным наукам, которая проходила в Техасе (США) с 10 по 14 марта.