Первая жизнь на Земле сформировалась четыре миллиарда лет назад в виде микробов, живущих в бассейнах и морях: что, если то же самое произошло на Марсе? Если бы это произошло, как бы мы это доказали? Учёные, надеющиеся обнаружить ископаемые свидетельства древней марсианской микробной жизни, теперь нашли способ проверить свою гипотезу, доказав, что они могут обнаружить окаменелости микробов в образцах гипса, которые являются близкой аналогией сульфатных пород на Марсе.
«Наши результаты предоставляют методологическую основу для обнаружения биосигнатур в марсианских сульфатных минералах, что может послужить руководством для будущих миссий по исследованию Марса», — сказал Юсеф Селлам, аспирант Физического института Бернского университета и первый автор статьи в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
«Наш лазерный абляционный ионизационный масс-спектрометр, прототип космического прибора, может эффективно обнаруживать биосигнатуры в сульфатных минералах. Эта технология может быть интегрирована в будущие марсоходы или посадочные модули для анализа на месте».
Вода, вода повсюду
Миллиарды лет назад вода на Марсе высохла. Гипс и другие сульфаты образовались, когда испарялись водоемы, оставляя после себя минералы, которые выпадали из воды и потенциально окаменевали любую оставшуюся органическую жизнь. Это означает, что если там жили микробы, такие как бактерии, следы их присутствия могли сохраниться в виде окаменелостей.
«Гипс широко обнаружен на поверхности Марса и известен своим исключительным потенциалом окаменения», — пояснил Селлам. «Он быстро формируется, захватывая микроорганизмы до того, как произойдет разложение, и сохраняет биологические структуры и химические биосигнатуры».
Но чтобы идентифицировать эти микробные окаменелости, нам сначала нужно доказать, что мы можем идентифицировать похожие окаменелости в местах, где, как нам известно, существовали такие микробы, например, в средиземноморских гипсовых образованиях, образовавшихся во время мессинского кризиса солености.
«Мессинский кризис солености произошел, когда Средиземное море было отрезано от Атлантического океана», — сказал Селлам. «Это привело к быстрому испарению, в результате чего море стало гиперсоленым и отложило толстые слои эвапоритов, включая гипс. Эти отложения представляют собой отличный земной аналог марсианских сульфатных отложений».
Учёные выбрали прибор, который можно использовать в космическом полете: миниатюрный лазерный масс-спектрометр, который может анализировать химический состав образца с точностью до микрометра.
Они взяли образцы гипса из карьера Сиди-Бутбаль в Алжире и проанализировали их с помощью масс-спектрометра и оптического микроскопа, руководствуясь критериями, которые могут помочь отличить потенциальные микробные окаменелости от естественных скальных образований.
К ним относятся неправильная, извилистая и потенциально полая морфология, а также наличие химических элементов, необходимых для жизни, углеродистого материала и минералов, таких как глина или доломит, на которые может влиять присутствие бактерий.
Жизнь на Марсе?
Учёные обнаружили длинные, скрученные ископаемые нити в алжирском гипсе, которые ранее интерпретировались как бентосные водоросли или цианобактерии, а теперь считаются сероокисляющими бактериями, такими как Beggiatoa. Они были зарыты в гипс и окружены доломитом, глинистыми минералами и пиритом.
Присутствие этих минералов свидетельствует о наличии органической жизни, поскольку прокариоты — клетки без ядра — поставляют элементы, необходимые глине для формирования. Они также способствуют образованию доломита в кислой среде, такой как Марс, увеличивая щелочность вокруг себя и концентрируя ионы в оболочках своих клеток.
Для образования доломита в гипсе без присутствия органической жизни потребовались бы высокие температуры и давление, которые обезвожили бы гипс, а это не согласуется с нашими знаниями о марсианской среде.
Если масс-спектрометры обнаружат присутствие глины и доломита в марсианском гипсе в дополнение к другим биосигнатурам, это может быть ключевым сигналом окаменелой жизни, который можно будет подтвердить анализом других присутствующих химических минералов и поиском аналогичных органически образованных нитей.
«Хотя наши результаты убедительно подтверждают биогенность ископаемой нити в гипсе , различение истинных биосигнатур от абиотических минеральных образований остается сложной задачей», — предупредил Селлам.
«Дополнительный независимый метод обнаружения повысил бы уверенность в обнаружении жизни. Кроме того, на Марсе существуют уникальные условия окружающей среды, которые могут повлиять на сохранение биосигнатур в течение геологических периодов. Необходимы дальнейшие исследования».
«Это исследование является первым астробиологическим исследованием, в котором участвует Алжир, и первым, в котором используется алжирский земной аналог Марса», — сказал Селлам. «Как алжирский исследователь, я невероятно горжусь тем, что познакомил свою страну с областью планетологии».
«Эта работа также посвящена памяти моего отца, который был для меня огромным источником силы и поддержки. Его потеря во время этого исследования стала одним из самых трудных моментов в моей жизни. Я надеюсь, что он гордится тем, чего я достиг».
Ведёт расследования о коррупции в любых эшелонах власти
