Следы микробов в древних породах Земли помогут нам найти жизнь на Марсе

Один из самых волнующих вопросов в науке — была ли на Марсе когда-нибудь жизнь, хотя бы в микробной форме. Несмотря на большое количество усилий, включая орбитальные миссии и даже марсоходы, которые анализируют марсианские породы и почву, нам до сих пор не удалось ответить на этот вопрос окончательно. Теперь у нас есть новые методы, которые могут на самом деле обнаружить следы прошлой микробной жизни в марсианских метеоритах здесь, на Земле. Мы знаем, что этот метод работает: мы использовали его, чтобы обнаружить следы древней жизни в базальтовых породах на Земле впервые. И самое лучшее в этом всем, что эти породы очень похожи на марсианские.

Вся соль в поверхности

Поверхность имеет огромное значение. Может показаться, что мы живем в трех измерениях, но чаще всего обращаемся к двум. Почти все объекты, что мы видим (не считая стекла, пластика и отдельных кристаллов), непрозрачны, поэтому мы наблюдаем и взаимодействуем с поверхностями. Жизнь, в некотором смысле, поверхностна.

За выходные на поверхности офисной чашки скапливаются всякие вещи. Нужна ткань с определенной поверхностью, чтобы очистить. В более сложных случаях нужны поверхности с особенной биологической и, если можно так выразиться, медицинской структурой. Антибиотики и противогрибковые препараты разрушают поверхности бактерий и грибов. Катетеры заменяются по той же причине. Список можно продолжать вечно. Поверхности решают.

Некоторые из самых ранних форм жизни на нашей планете вынуждены создавать собственные поверхности, чтобы жить на них. Именно изучая поверхности образцов базальтовых пород в сотнях метрах под дном Тихого океана, нам удалось обнаружить органические соединения, которые осели вокруг микроскопических «туннелей».

Мы считаем, что туннели в этих породах возрастом 220 миллионов лет были оставлены пальцеподобными ветвящимися нитями грибов, возможно, в поисках питательных веществ или защиты от хищников. Подобные структуры нашли в породах возрастом 3,3 миллиарда лет; они стали свидетельством жизни некоторых из самых ранних форм жизни на Земле.

Следующие шаги

Исследования показывают, что эти произведенные микробами поверхности могут быть отличным примером, где можно начать поиск жизни в других местах. Хотя мы не совсем уверены в том, сколько могут сохраняться следы биомолекул, мы знаем, что некоторые из них чрезвычайно устойчивы. Глядя на окаменелости, мы понимаем, что цепкие молекулы, вроде меланина, могут сохраняться в течение сотен миллионов лет. Они дали ключ к раскраске динозавров.

Может быть такое, что молекулы проще и прочнее меланина, гопаны или стеарины, могут сохраниться в марсианских метеоритах — небольших фрагментах пород, которые были выброшены с поверхности Марса, когда большой метеорит врезался в Марс в далеком прошлом, и проделали длинный путь к поверхности Земли. Самые прочные молекулы могли пережить чрезвычайные условия столкновения двух метеоритов с поверхностью.

Мы только начали изучать эти фрагменты. Нам нужно не так много — несколько частей в несколько миллиметров уже будет хорошо. Есть несколько кусочков Марса, которые мы можем изучать прямо сейчас, и тщательно исследование их поверхностей может раскрыть очень многое.

Мы пока не знаем, сколько времени займет этот процесс, он не будет легким. Возможно, мощный микроскоп позволит нам увидеть особенности, которые были оставлены микробами, но для них может быть и совершенно безжизненное геологическое объяснение. Но проанализировать эти поверхности традиционными методами уже не получится, поскольку они были загрязнены с самого момента контакта с землей. Поэтому мы надеемся точно и уверенно выявить биологические молекулы — признаки жизни — вместе с особенностями, которые могли быть образованы жизнью. Те же туннели, которые мы видели у молекул на Земле, например. Если эти биомолекулы будут — и не где-нибудь, а в образце — то мы добьемся своего.

Методы, которые мы будем для этого использовать, включают рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) и вторичную ионную масс-спектрометрию (SIMS) для выявления химии поверхности. Электроны, ионы (атомы, потерявшие электроны) или рентгеновские пучки фокусируются на поверхности и смотрят на частицы, которые возникают после того, как эти пучки попадают в них. Это позволяет составить карту элементов и молекул самых низких концентраций на поверхности образца.

Помимо вопроса жизни на Марсе, эти инструменты помогут нам взглянуть на поверхности в рамках других, медицинских, физических и технических проблем. Это поможет всем, кто живет в двух измерениях.