Читать книгу "Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв"

Два с половиной миллиарда лет назад микроорганизмы радикальным образом изменили окружающую среду нашей планеты. Явления такого рода, доказывающие присутствие жизни, называются биосигнатурами, а вещества, структуры или объекты, используемые в качестве индикаторов ее присутствия, – биомаркерами[84]. Выделение углекислого газа в ходе метаболизма бактерий – это биосигнатура, а кислород – один из лучших биомаркеров. Другим хорошим биомаркером является метан, который в условиях Земли почти полностью производится живыми организмами.

Атмосфера Марса преимущественно состоит из углекислого газа (95 %), азота и аргона. Но на Красной планете есть еще и метан – газ, который на Земле имеет преимущественно биологическое происхождение! Впервые об открытии метана на Марсе заявили еще в 1969 году, на пресс-конференции, состоявшейся через два дня после того, как космический аппарат «Маринер-7» совершил облет Марса142. Инфракрасный спектрометр, установленный на аппарате, зарегистрировал характерные для метана линии поглощения вблизи полярных шапок. Однако впоследствии оказалось, что такие же линии поглощения характерны и для льда CO2 – гораздо менее интересного вещества.

Первое до сих пор не опровергнутое сообщение об обнаружении метана было опубликовано в 1999 году командой, работавшей с телескопом «Канада – Франция – Гавайи»[85]. С тех пор почти каждый год то с наземных телескопов, то с орбитальных станций и марсоходов поступают сведения о регистрации метана. Количество метана в марсианской атмосфере ничтожно мало – десятки частей на миллиард143! И его природа нам до сих пор неизвестна. Присутствие метана не демонстрирует какой-либо зависимости от широты, но наблюдается зависимость от времени года144. Причем этот метан достаточно молодой: за 300 лет он исчез бы весь, окислившись в низких слоях атмосферы или вступив в реакцию с ультрафиолетовым излучением в высоких слоях.

Были предложены различные версии происхождения метана в ходе естественных процессов, но все они достаточно спорные. Плюс ко всему остается вероятность ошибки. Например, марсианская орбитальная станция Trace Gas Orbiter, работающая с 2016 года, пока никаких следов метана не обнаружила, хотя на ее борту есть два современных прибора, изучающих состав атмосферы Марса независимо друг от друга145. Все эти противоречивые сообщения оставляют много возможностей для спекуляций, и в итоге мы не можем исключить существование как абиогенных, так и биогенных источников марсианского метана. Может, никакого метана на Марсе и нет вовсе?

В июле 2020 года спектрометр на борту орбитального зонда, входящего в программу «ЭкзоМарс», обнаружил на Красной планете линии поглощения углекислого газа и озона. Эти линии поглощения были обнаружены именно в том диапазоне инфракрасного спектра, где астрофизики ищут сигналы от молекул метана, а потому ученые легко могли ошибиться и принять их за свидетельства наличия метана. Возможно, повторяется история 1969 года?

В ноябре 2019 года пришло еще одно странное сообщение: марсоход Curiosity, работающий в кратере Гейла, обнаружил сезонное колебание молекулярного кислорода146. Вообще говоря, в сезонных колебаниях относительных уровней газов нет ничего удивительного: зимой углекислый газ в больших количествах конденсируется на полярных шапках, что вызывает проседание его парциального давления. Так как CO2 является основным компонентом атмосферы, изменение его уровня влечет за собой глобальный перенос атмосферных газов от полюса к полюсу147. Азот и аргон, которые не конденсируются при марсианских давлениях и температурах, перераспределяются за счет циркуляции газов в атмосфере: их концентрация увеличивается и уменьшается в соответствии с теоретическими моделями. Кислород же ведет себя удивительным образом. В течение весны и лета его количество увеличивается на треть по сравнению со средним уровнем (но, к сожалению, этого все равно недостаточно для дыхания), а осенью значительно уменьшается. Само собой, масс-спектрометр на Curiosity, измерявший уровень газов, был проверен несколько раз – он работал без ошибок. Такая значительная разница в летних и зимних уровнях кислорода не может быть связана с динамикой атмосферы и указывает на некий процесс в подповерхностных слоях Марса, в ходе которого производится кислород.

Последнее, о чем мне хотелось бы рассказать, чтобы закрыть тему Марса на страницах этой книги, – это метеорит ALH 84001, найденный в горах Алан Хиллс в Антарктиде в 1984 году. Стоит отметить, что Антарктида – прекрасное место для поиска метеоритов. В этой части света находят больше упавших с неба камней, чем где-либо еще. И дело не в том, что на нее падает больше метеоритов, а в том, что здесь их проще всего найти. Во-первых, черные пятна на снегу заметить гораздо легче, чем в какой-либо другой местности. Во-вторых, тут значительно медленнее идет эрозия, а потому сохранность метеоритов лучше. В-третьих, и это, пожалуй, самое главное, движение ледяных пластов к морю увлекает за собой древние метеориты, а затем выталкивает их из толщи льда на поверхность, когда ледник тает.

Марсианское происхождение ALH 84001 было установлено в ходе анализа как минерального состава метеорита, так и изотопного состава воздуха, пузырьки которого остались заключены внутри ALH 84001. Около 15 миллионов лет назад крупный метеорит упал на Марс и с такой силой взметнул камни вверх, что некоторые из них достигли космоса148. Один из таких обломков, ALH 84001, упал на Землю около 13 000 лет назад. Радиометрический анализ показал, что этот метеорит состоит из пород возрастом 4 миллиарда лет, то есть относящихся к той эпохе, когда поверхность Марса была теплой и влажной, во многом напоминающей древнюю архейскую Землю. Вы уже в предвкушении открытий? И правда, в 1996 году был опубликован доклад научной группы под руководством Дэвида Маккея. В нем сообщалось об обнаружении полициклических ароматических углеводородов, карбонатных глобул и кристаллов магнетита – веществ, которые могут быть связаны с жизнедеятельностью и продуктами распада микроорганизмов. Более того, отмечалось, что в метеорите найдены окаменелости микрофоссилий (колоний бактерий)149. Находка оказалась поистине сенсационной!

Рисунок 27. Структуры, напоминающие бактерий, в метеорите ALH 84001

На одной пресс-конференции Билл Клинтон, в ту пору президент США, высказался об этом открытии: «Сегодня камень 84001 говорит с нами сквозь все эти миллиарды лет и миллионы миль. Он говорит о возможности жизни. Если это открытие подтвердится, оно, несомненно, станет одним из самых потрясающих открытий в нашей Вселенной из когда-либо сделанных наукой. Его последствия настолько масштабные и воодушевляющие, насколько только можно себе представить. И хотя оно обещает ответить на некоторые из наших давних вопросов, оно ставит и новые, еще более фундаментальные».