Когда на Марсе найдут жизнь и причем тут фотосинтез?

В одной своих песен британский рок-исполнитель Дэвид Боуи вопрошал: «Есть ли жизнь на Марсе?» (Life on Mars). И хотя песня на самом деле посвящена любви, а не астрономии, ученые продолжают искать ответ на этот важнейший для современной науки вопрос. Так, результаты нового исследования показали, что пыльные ледяные отложения в средних широтах Марса могут создавать благоприятные условия для фотосинтеза, и, возможно, служат убежищем для микроорганизмов. Работа, опубликованная в журнале Communications Earth & Environment, предлагает рассмотреть ранее неизвестную перспективу о наличии микроорганизмов на Красной планете. Рассказываем подробности!

Ученые обнаружили потенциальные условия для фотосинтеза на Марсе: оказалось, что пыльные слои льда могут скрывать жизнь. Изображение:
thedebrief.b-cdn.net

Марсианский лед – убежище для живых организмов

Условия на Марсе едва ли можно назвать гостеприимными: атмосфера Красной планеты тонкая и холодная, а сезонные изменения температур приводят к образованию льда на ее поверхности. На Земле, например, солнечная радиация может проникать на несколько метров в глубь снега и льда – это позволяет микроорганизмам выживать, используя фотосинтез. Лед при этом служит естественным фильтром, защищая их от вредного ультрафиолетового излучения.

Представить себе подобные условия на Марсе невозможно – отсутствие озонового слоя приводит к более интенсивному воздействию ультрафиолетового излучения на поверхность планеты. Вот почему долгое время ученые считали, что жизни на Красной планете нет и быть не может.

Пыльный марсианский лед – подходящее место для жизни микроорганизмов. Изображение: news9live.com

Однако, по мере развития технологий и исследований соседней планеты (напомним, что Марс – единственное небесное тело Солнечной системы, поверхность которого населена роботами), астрономы получили возможность изучить, как именно свет проникает через пыльный марсианский лед.

С помощью компьютерного моделирования исследователи разработали модели переноса радиационного излучения и обнаружили, что несмотря на повышенный уровень ультрафиолетового излучения, на Марсе существуют так называемые «радиационно обитаемые зоны», расположенные на глубине от нескольких сантиметров до нескольких метров под поверхностью льда.

Оказалось, что слабое ультрафиолетовое излучение в них не представляет угрозы для микроорганизмов, а фотосинтетического активного излучения или ФАР (часть солнечной радиации, используемой растениями для фотосинтеза), достаточно для фотосинтеза.

Моделирование и результаты

Детальное компьютерное моделирование, которые применила исследовательская группа из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL), учитывало оптические свойства марсианского льда и пыли. Так как обогащенная железом марсианская пыль значительно отличается от земной (по своим свойствам), она способна поглощать больше солнечного света. Это, в свою очередь, приводит к нагреванию льда и потенциальному образованию жидкой воды под его поверхностью.

Результаты моделирования показали, что пыль внутри льда работает как двойной фильтр: с одной стороны, она блокирует вредное ультрафиолетовое излучение, способное разрушать ДНК и другие важные биомолекулы. С другой – позволяет ФАИ проникать на достаточную глубину, создавая условия, при которых фотосинтез может происходить даже в суровых марсианских условиях.

Фотосинтез на Марсе – реальность, а не миф. Изображение: Pixabay

Примечательно, что на нашей планете существуют похожие явления – так называемые криоконитовые стаканы, которые представляют собой небольшие отверстия в ледниках, образованные темными частицами пыли и осадков. Эти частицы поглощают солнечное тепло и способствуют таянию льда вокруг них. В результате образуются микросреды, заполненные жидкой водой, в которых могут обитать такие микроорганизмы, как цианобактерии, водоросли и бактерии.

Криоконитовые станканы – отличный пример существования жизни в экстремальных условиях. В них организмы не только выживают, но и активно растут благодаря использованию доступного для фотосинтеза солнечного излучения. Вот почему команда предположила, что пыль внутри льда может способствовать их образованию, предоставляя убежище потенциально живым микроорганизмам.

Где ищут жизнь на Марсе?

Предположение о том, что на Красной планете может существовать жизнь, ученые выдвинули еще в 17 веке, обнаружив на северном полюсе Марса полярную шапку. Она, как мы знаем сегодня, состоит из водяного льда и замороженного углекислого газа. И если миллиарды лет назад на Марсе была жидкая вода, то были и живые организмы. Однако на сегодняшний день подтверждения этим теориям нет.

Тем не менее, средние широты Марса, где и обнаружили пыльные ледяные отложения, становятся приоритетными для поиска внеземной жизни (впрочем, как полярные шапки и другие изучаемые регионы планеты). Дело в том, что здесь могут сочетаться несколько необходимых условий для существования микроорганизмов: доступность воды в жидком состоянии, достаточное количество ФАИ для фотосинтеза и защита от вредного ультрафиолетового излучения.

Поиском микроорганизмов на Марсе займутся роботизированные аппараты и марсоходы, оснащенные специальным оборудованием. Изображение: earth.com

Учитывая многообещающие результаты компьютерного моделирования, следующим шагом команды станет воспроизводство марсианского пыльного льда в лабораторных условиях. Это позволит точно определить, в каких марсианских регионах могут содержаться потенциально обитаемые зоны. Лабораторные эксперименты также помогут понять, как пыль влияет на проникновение солнечного излучения и образование жидкой воды под поверхностью льда.

Исследователи также планируют создать подробные карты, указывающие на наиболее перспективные места для исследований и поисков жизни. В основу карт лягут данные, полученные от орбитальных аппаратов и марсоходов, таких как Mars Reconnaissance Orbiter и Perseverance.
Это означает, что в будущем, роботизированные аппараты, оснащенные специальным оборудованием для бурения и анализа образцов, смогут изучить эти области и позволят определить, присутствуют ли в пыльном льду органические молекулы или иные признаки микробной жизни.

Технологии и этические проблемы

Несмотря на будущие перспективы и поражающие воображение результаты, авторы научной работы отметили, что исследование пыльных ледяных отложений на Марсе сопряжено с серьезными техническими и технологическими трудностями.

Во-первых, необходимо разработать инструменты, способные проникать на достаточную глубину под поверхность льда и брать пробы без их загрязнения земными микробами. Во-вторых, анализ образцов должен проводиться с высокой точностью, чтобы обнаружить даже малые концентрации органических веществ.

Существует ряд технологических проблем, связанных с поиском потенциальной микробной жизни на других планетах. Изображение: wixmp.com

Однако, если гипотеза о существовании потенциально обитаемых зон под пыльным марсианским льдом подтвердится, открытие окажет значительное влияние на планы по будущему освоению Марса. Так, наличие микробной жизни или даже просто пригодных для нее условий потребует пересмотра методов и мест посадки будущих миссий, чтобы избежать возможного загрязнения марсианской экосистемы.

Кроме того, эти ледяные отложения могут стать источником воды для будущих колонистов. Дело в том, что использование местных ресурсов, таких как вода, существенно облегчает задачи по созданию постоянных баз и снижает стоимость миссий.

Необходимо также отметить, что поиск жизни на других планетах поднимает ряд важных этических вопросов. Например, если на Красной планете действительно есть жизнь, пусть даже микроскопическая, человечеству предстоит решить, как взаимодействовать с экосистемой планеты, чтобы не уничтожить жизнь и не навредить ей.

Значение открытия

Результаты исследования показали, что пыльные слои марсианского льда, долгое время считавшиеся исключительно геологическим феноменом, теперь рассматриваются как потенциально обитаемые регионы. И хотя бесспорных доказательств существования жизни на Марсе на данный момент не обнаружено, подобные открытия приближают нас к ответу на один из важнейших вопросов в истории: одиноки ли мы во Вселенной?

Внеземная жизнь также может существовать под толстым слоем льда Европы – одного из спутников Юпитера. Изображение: theconversation.com

Даже простая вероятность того, что в самых суровых и экстремальных условиях Марса могут обитать микробные формы жизни, вдохновляет на дальнейшие исследования и миссии. А учитывая скорость технологического прогресса, мы, вероятно, уже в самые ближайшие годы узнаем, кто помимо нас, населяют тела Солнечной системы.