Была ли жизнь на Марсе? Есть ли жизнь на Марсе сейчас? Оно возникло там или здесь, на Земле? Все возможности увлекательны.
Ключевые выводы
- Мы знаем, что Марс когда-то был влажным, с океанами, континентами и плотной атмосферой. Могла ли жизнь когда-то быть вездесущей и здесь?
- Если Марс был живым, могла ли эта жизнь существовать сегодня? Является ли он активным, спящим или вымершим? И где он возник: на Марсе, на Земле или еще где-то?
- В целом существует 5 различных вариантов истории жизни на Марсе. Несмотря на интригующие возможности, нам не хватает убедительных доказательств для всех из них.
С тех пор, как человечество наблюдало за небом, мы были очарованы возможностью того, что другие миры во многом похожие на Землю могут содержать живые организмы. Хотя наши посещения Луны показали нам, что она совершенно бесплодна и необитаема, другие миры в нашей Солнечной системе по-прежнему полны потенциала. На Венере может быть жизнь в верхних слоях облаков. На Европе и Энцеладе может быть жизнь, изобилующая подземным океаном жидкой воды. Даже жидкие углеводородные озера Титана представляют собой увлекательное место для поиска экзотических живых организмов.
Но, безусловно, самая захватывающая возможность - это красная планета: Марс. У этого меньшего, более холодного и более далекого родственника Земли наверняка было влажное прошлое, когда жидкая вода явно текла по поверхности более миллиарда лет. Косвенные свидетельства указывают на вероятность существования жизни на Марсе не только в древнем прошлом, но, возможно, все еще живущей и, возможно, иногда активной даже сегодня. Есть пять возможностей для жизни на Марсе. Вот что мы знаем на данный момент.
Изгибы стариц возникают только на последних этапах жизни медленно текущей реки, а эта находится на Марсе. Хотя многие руслоподобные особенности Марса возникли в ледниковое прошлое, существует достаточно свидетельств существования жидкой воды на поверхности, например, это высохшее русло реки: Долина Нанеди.
Благодаря информации, полученной с различных орбитальных аппаратов, посадочных модулей и вездеходов, мы сделали множество захватывающих открытий на Марсе. Мы видим высохшие русла рек и свидетельства древних ледниковых явлений на поверхности Марса. Мы находим крошечные гематитовые сферы на Марсе, а также множество свидетельств осадочных пород, которые образуются на Земле только в водной среде. И мы наблюдали твердый подповерхностный лед, снег и даже замерзшую поверхностную воду на Марсе в режиме реального времени.
Мы даже наблюдали то, что, вероятно, является соленой поверхностной водой, активно стекающей по стенкам различных кратеров, хотя этот результат все еще остается спорным. Все ингредиенты, необходимые для жизни на Земле, были в изобилии и на раннем Марсе, включая плотную атмосферу и жидкую воду на его поверхности. Хотя сегодня Марс уже не кажется изобилующим жизнью, есть три доказательства того, что возможна жизнь в прошлом или даже в настоящем.
Гематитовые сферы (или «марсианская черника») на снимке марсохода Mars Exploration Rover. Это почти наверняка свидетельство существования жидкой воды на Марсе в прошлом и, возможно, прошлой жизни. Ученые НАСА должны быть уверены, что каждое место, которое мы исследуем на Красной планете, не загрязнено самим действием нашего наблюдения и посадки там космического корабля. На данный момент нет надежных доказательств ни прошлой, ни настоящей марсианской жизни.
Первое убедительное доказательство было получено с помощью инструментов на борту посадочных модулей НАСА «Викинг» в 1976 году. Было проведено три биологических эксперимента: эксперимент по газообмену, эксперимент по меченому высвобождению и эксперимент по пиролитическому высвобождению. - до эксперимента с газовым хроматографом и масс-спектрометром. Эксперимент с меченым высвобождением дал положительный результат на обоих посадочных модулях Viking, но только в первый раз. Все остальные эксперименты дали отрицательный результат.
Второе доказательство появилось, когда 27 декабря 1984 года был обнаружен фрагмент марсианского метеорита - Allan Hills 84001 - . Как оказалось, примерно 3% всех метеоритов, падающих на Землю, имеют происхождение с Марса, но этот был особенно большим: почти 2 килограмма (более 4 фунтов) в весе. Первоначально он образовался на Марсе около 4 миллиардов лет назад и приземлился на Земле всего около 13 000 лет назад. Когда мы заглянули внутрь него в 1996 году, оказалось, что он содержит материал, который мог быть остатками окаменелых органических форм жизни, хотя природа включений неоднозначна; они могли возникнуть и в результате неорганических процессов.
Марсоход НАСА Curiosity обнаружил колебания концентрации метана в атмосфере Марса в зависимости от сезона и в определенных местах на поверхности. Это можно объяснить либо геохимическими, либо биологическими процессами; доказательств недостаточно для принятия решения в настоящее время. Однако будущие миссии, такие как Mars Sample Return, могут позволить нам определить, существует ли на Марсе окаменелая, спящая или активная жизнь. Прямо сейчас мы можем только сузить физические возможности; требуется больше информации, чтобы определить, какой путь точно отражает нашу физическую реальность.
И, наконец, третье свидетельство появилось с марсоходом НАСА эпохи 2010-х годов: Curiosity. По мере смены времен года на Марсе Curiosity обнаружил «отрыжку» метана, выбрасываемого из определенных подземных мест, но только в конце марсианской зимы и с наступлением весны. Это, опять же, в лучшем случае неоднозначный сигнал, поскольку неорганические, геохимические процессы могут носить сезонный характер и приводить к выбросу метана, но и органические, биологические процессы также могут вызывать это.
Когда мы смотрим на полный набор доказательств - все, что мы узнали о Марсе - есть пять возможностей для истории жизни на Красной планете.
- Это может быть вечно бесплодный мир.
- Это может быть мир, где жизнь какое-то время процветала, но затем зашла в тупик.
- Сегодня на нем может существовать жизнь.
- Он мог быть посеян земной жизнью на ранней стадии.
- Или это могли быть только земные организмы, которые пробивались туда с начала космической эры.
Вот что означает каждая возможность.
Марс вместе с его тонкой атмосферой, сфотографированный с орбитального аппарата «Викинг». Как издалека, так и вблизи нет очевидных убедительных признаков прошлой или настоящей жизни на планете, хотя есть некоторые неоднозначные моменты, которые могут либо благоприятствовать жизни, либо не благоприятствовать ей.
1.) На Марсе никогда не было жизни Несмотря на те же ингредиенты, что и на ранней Земле, и аналогичные водные условия, необходимые обстоятельства, которые позволяют формироваться жизни, просто никогда не происходили на Марсе. Все геологические и химические процессы, которые происходят неорганически, все еще происходили, но ничего органического. Затем, немногим более трех миллиардов лет назад, атмосфера Марса была удалена Солнцем, что привело к высыханию любой жидкой поверхностной воды и привело к нынешнему виду Марса..
Это наиболее консервативная позиция, и для нее требуется, чтобы все три предполагаемых «положительных» теста имели разрешение либо на неорганические вещества, либо на загрязнение. Это в высшей степени возможно и остается - в сознании многих - исходным предположением. До тех пор, пока не появятся убедительные доказательства существования жизни на Марсе в прошлом или настоящем, эта гипотеза, скорее всего, останется основной.
Сезонные замерзшие озера появляются по всему Марсу, показывая признаки (не жидкой) воды на поверхности, как демонстрирует кратер Vastitas Borealis. Это лишь некоторые из множества свидетельств, указывающих на водное прошлое Марса. Указывает ли вода на жизнь или нет, пока не установлено.
2.) Вначале на Марсе была жизнь, но она вымерла. Этот сценарий во многом столь же убедителен, как и предыдущий. Очень легко представить, что мир с:
- плотная атмосфера, похожая на атмосферу ранней Земли,
- стабильная жидкая вода на поверхности,
- континенты с богатым геологическим разнообразием,
- вулканы,
- магнитное поле,
- день, по длине похожий на наш,
- и температура лишь немногим ниже, чем сегодняшняя Земля,
может привести к жизни. Для многих практически невозможно представить, что эти условия - спустя более миллиарда лет - не привели бы к возникновению жизни, учитывая, что жизнь возникла на Земле не более чем через несколько сотен миллионов лет после ее образования.
Однако потеря марсианской атмосферы оказала сильное влияние на планету и могла привести к исчезновению всей жизни на Марсе. Бурение осадочных пород Марса и поиск окаменелых форм жизни или даже метаморфизованных богатых углеродом включений потенциально может выявить доказательства, необходимые для подтверждения этого сценария.
Повторяющиеся линии склона, подобные этой на южном склоне кратера на дне ущелья Мелас, не только растут со временем, но и исчезают, когда их заполняет марсианский ландшафт. с пылью, но, как известно, вызваны потоком соленой жидкой воды. Возможно, в этих потоках и происходят жизненные процессы.
3.) На Марсе была ранняя жизнь, и она до сих пор существует в основном в спящей форме под поверхностью Это самый оптимистичный, но все же научно жизнеспособный взгляд на жизнь на Марсе. Возможно, жизнь зародилась рано, и когда Марс потерял свою атмосферу, несколько экстремофилов остались в своего рода замороженном, анабиозном состоянии. Когда появились подходящие условия , возможно, под землей, где время от времени может течь жидкая вода , жизнь “пробуждается” и начинает выполнять свои важнейшие биологические функции.
Если это так, то под марсианской поверхностью все еще можно найти организмы, возможно, в неглубоких песках всего в нескольких футах или даже в нескольких дюймах от нашего космического корабля. Скорее всего, мы говорим только об одноклеточной жизни, возможно, даже не достигая сложности эукариотической клетки, но жизнь в любом другом мире, кроме Земли, все равно была бы революцией для науки. Марсоход NASA Perseverance, успешно запущенный 30 июля 2020 года, соберет важные образцы почвы, чтобы попытаться проверить этот гипотетический сценарий, хотя никаких результатов в этом направлении пока не объявлено.
Ветры со скоростью до 100 км/ч путешествуют по поверхности Марса. Кратеры на этом изображении, образовавшиеся в результате ударов Марса в прошлом, имеют разную степень эрозии. У некоторых все еще есть четкие внешние края и четкие черты внутри, в то время как другие гораздо более гладкие и невыразительные, что свидетельствует о старости и эрозии. На Земле небольшой, но значительный процент наших метеоритов происходит с Марса; неизвестно, какая часть марсианских столкновений исходит от горных пород Земли и была ли жизнь укрыта на какой-либо из них.
4.) На Марсе не было жизни, пока Земля не засеяла ее естественным образом 65 миллионов лет назад очень большой, быстро- движущееся тело столкнулось с Землей, образовав кратер Чиксулуб и подняв достаточно материала, чтобы покрыть Землю облаком обломков, что привело к пятому великому массовому вымиранию в истории Земли. И, как и многие массивные столкновения, это, вероятно, выбросило маленькие кусочки Земли в космос, точно так же, как метеоры на Луне или Марсе рассылают метеоры по всей Солнечной системе, где некоторые из них в конечном итоге приземляются на Землю.
Ну, некоторые удары, вероятно, пойдут и другим путем: отправка земного материала в другие миры, включая Марс. Кажется неразумным, что материал земной коры, богатый органической жизнью, вообще не попадет на Марс. Вместо этого вполне вероятно, что земные организмы добрались до Марса и начали там размножаться, независимо от того, процветали они или нет. Возможно, когда-нибудь мы сможем узнать полную историю жизни на Марсе и определить, есть ли у какой-либо из них тот же общий предок, от которого произошли все существующие земные формы жизни. Это увлекательная возможность, от которой нелегко отмахнуться.
Первые по-настоящему успешные спускаемые аппараты, «Викинг-1» и «Викинг-2», в течение многих лет возвращали данные и изображения, в том числе давали противоречивый сигнал, который, возможно, указывал на присутствие жизни на красной планете. Спустя десятилетия у нас до сих пор нет подтверждения того, был ли тот единственный успешный тест ложноположительным или нет, но местность с валунами остается загадкой.
5.) Наша современная космическая программа распространила земную жизнь на Марс И, наконец, возможно, Марс действительно был бесплодным, безжизненным планета - по крайней мере на миллиарды лет - до рассвета космической эры. Возможно, космические материалы, которые не были обеззаражены или стерилизованы на 100%, приземлились на поверхность Марса, взяв с собой современные земные организмы в качестве безбилетных пассажиров.
Это кошмар астробиологов: есть захватывающая история жизни, которую нужно раскрыть в другом мире, но мы заразим ее своими собственными организмами, прежде чем узнаем истинную историю жизни в этом мире.. Совсем недавно выпущенный в 2018 году Tesla Roadster также не был должным образом дезактивирован и мог представлять риск биологического заражения чужого мира.
В худшем случае это может быть случай, когда простая жизнь на Марсе марсианского происхождения выжила, но появилась земная жизнь и превзошла ее, приведя к быстрому исчезновению. Именно из-за этого очень реального, здорового страха мы часто так консервативны с биологической точки зрения, когда исследуем другие планеты и чужие миры.
Ракета Atlas V с марсоходом NASA Perseverance запускается с площадки 41 на базе ВВС на мысе Канаверал. Миссия Mars 2020 высадила марсоход Perseverance на Красную планету в феврале 2021 года, где он ищет признаки древней жизни и собирает образцы горных пород и почвы для возможного возвращения на Землю. Миссия по возврату образцов недавно была признана миссией «наивысшего приоритета» в десятилетнем обзоре Национальной академии наук.
Есть огромная надежда на то, что нынешнее и будущие поколения марсоходов и орбитальных аппаратов помогут нам, наконец, понять, была ли когда-либо на Марсе - сейчас или когда-либо в прошлом - приютилась жизнь. Если ответ на этот вопрос утвердительный, то это приводит к важному последующему вопросу: связана ли эта жизнь с жизнью на Земле или не зависит от нее? Возможно, жизнь зародилась на Земле и посеяла жизнь на Марсе; возможно, жизнь зародилась на Марсе, а затем заселила Землю; возможно даже, что жизнь предшествовала и Земле, и Марсу, и ее ранние формы закрепились на обеих планетах.
Но на данный момент у нас нет неопровержимых доказательств того, что жизнь на Марсе вообще когда-либо существовала. У нас есть несколько намеков, которые могут быть индикаторами прошлой или настоящей жизни там, но совершенно неорганические процессы могут объяснить каждый из этих наблюдаемых результатов.
Как всегда, единственный способ узнать правду - это проводить больше и лучше научных исследований с помощью превосходных инструментов и методов. По мере того, как марсоход NASA Perseverance продвигается вперед, собирая различные образцы почвы, следующим шагом будет их возвращение на Землю для лабораторного анализа. Если нам это удастся, то в течение следующего десятилетия мы сможем точно узнать, какая из этих пяти возможностей наиболее согласуется с правдой о Марсе.