Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе органику в песке, взятом из дюн Багнольда у подножия горы Шарп в кратере Гейла, в ходе экспериментов с элементами так называемой мокрой химии по дериватизации — когда из анализируемого химического соединения на Земле параллельно стараются получить продукт с похожей химической структурой. Производных аминокислот не выявлено, однако найдены бензойная кислота, аммиак, фосфорная кислота, фенол, а также несколько азотсодержащих молекул и еще не идентифицированные высокомолекулярные соединения. Результаты исследований были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Эксперимент проводился в тот период, когда не была задействована буровая установка Curiosity для сбора образцов из-за сыпучести грунта. Маева Миллан из Джорджтаунского университета в Вашингтоне и Центра космических полетов имени Годдарда NASA, ведущий автор нового исследования, объясняет, что первоначальная цель этой операции состояла в том, чтобы получить основу для сравнения с будущими химическими экспериментами, проводимыми на более многообещающих марсианских образцах.
«Этот эксперимент получился определенно успешным, — заявил Миллан в интервью изданию Inverse. — Пусть мы и не нашли тех биосигнатур, что искали, но, по крайней мере, показали, что этот метод действительно многообещающий».
Дальнейшие поиски биосигнатур на поверхности Марса Curiosity будет проводить в местах, которые более благоприятны для сохранения жизни. Его более молодой «коллега», марсоход, Perseverance, также ищет признаки жизни, однако у него нет такого же оборудования для «мокрой химии». Этот метод будет использоваться также в будущих миссиях, например европейского марсохода Rosalind Franklin в 2022 году и Dragonfly — дрона NASA, который будет исследовать поверхность спутника Сатурна Титана в 2036 году.
Марсоход NASA Curiosity совершил посадку в кратере Гейла 6 августа 2012 года и с тех пор проводит исследования в его окрестностях. Недавно к нему на Марсе присоединился Perseverance, который высадился 18 февраля 2021 года. Обе миссии направлены, кроме всего прочего, на поиск остатков древней жизни на Марсе.
Хотя в настоящее время эта планета холодна и бесплодна, когда-то здесь текли реки и существовали крупные озера. Ученые полагают, что в тот период Марс, возможно, был обитаем — по крайней мере, там могли появиться древние микроорганизмы.
Чтобы обнаружить следы той прошлой жизни, астробиологи ищут характерные биосигнатуры — определенные химические вещества, которые могли быть продуктом жизнедеятельности какой-либо формы жизни в прошлом или настоящем, будь то микробы или что-то более сложное. Прежде всего ученых интересуют органические молекулы, которые считаются строительными блоками земной жизни и могли бы выступать в том же качестве и в других местах во Вселенной.
Помимо экспериментов по мокрой химии, производимых на марсоходе Curiosity, существует также возможность проводить анализ образцов, содержащих аминокислоты и карбоновые кислоты, методом газовой хроматографии и масс-спектрометрии.
Комплект анализаторов SAM (Sample Analysis at Mars) представляет собой набор инструментов для выявления органических веществ как в атмосфере, так и в твердых образцах. Он состоит из масс-спектрометра, позволяющего обнаруживать подобные вещества в газообразном виде — полученных из атмосферы или высвобождаемых из твердых образцов путем нагревания; газового хроматографа, используемого для выделения отдельных компонентов из сложной газовой смеси; и лазерного спектрометра, выполняющего прецизионные измерения по определению соотношений изотопов кислорода и углерода в двуокиси углерода (CO2) и метана (CH4) в атмосфере Марса — для того, чтобы выявить их происхождение — геохимическое или биологическое.
Марсоход Curiosity ранее уже обнаруживал органические молекулы, содержащиеся в марсианских отложениях, однако новые находки изрядно расширили этот список органики на Марсе, что служит дополнительным подтверждением в пользу обитаемости этой планеты в прошлом.
Образцы грунта из дюны Багнольда Curiosity получил в марте 2017 года. Во время вынужденного перерыва группа, работающая с марсоходом, решила провести первый в своем роде эксперимент. Внутри корпуса Curiosity содержатся 74 емкости, девять из которых были предварительно заполнены химическими реагентами.
«В стандартном случае, когда мы отбираем образец с помощью манипулятора Curiosity, мы помещаем его в одну из пустых емкостей, — поясняет Миллан. — Но в этом случае мы поместили образец в ячейку, заполненную химическими реагентами». Группа не ожидала, что образец будет содержать большое количество хорошо сохранившихся органических молекул, поскольку ионизирующая радиация, почти беспрепятственно попадающая на Марс сквозь его разреженную атмосферу, уже давно «стерилизовала» почву на поверхности. Однако все же после тестирования образца химической смесью удалось выявить органические молекулы, никогда ранее не встречавшиеся на Марсе. Двумя наиболее важными из них считаются бензойная кислота и аммиак. Хотя эти молекулы и не являются биосигнатурами, они выступили хорошими индикаторами возможности обнаруживать подобные биосигнатуры в будущем.
«Мы доказали, что этот метод может работать, — говорит Миллан. — Это означает, что мы можем провести тот же эксперимент снова с различными минералами, такими как глина и сульфаты, которые могут лучше сохранять органические молекулы».
После идентификации органических молекул группа стремится выявить их происхождение — определить «родительские молекулы». «Как только мы их обнаружим, мы сможем сказать, откуда они появились, — говорит Миллан. — На данный момент, изучив всю совокупность найденных на Марсе образцов, мы выдвинули гипотезу, что все они могли возникнуть в ходе обычных геологических процессов». Но поскольку Curiosity взял образец из кратера Гейла, который, как предполагается, содержал воду в прошлом, происхождение этих молекул могло быть связано также и с жизнедеятельностью древних микроорганизмов.
Чтобы получить новые данные и продвинуться в решении этих вопросов, исследователи ожидают запуска миссии Европейского космического агентства ExoMars в 2022 году, которая позволит собрать гораздо больше марсианских образцов. Марсоход Perseverance также ищет на поверхности Марса интересные образцы, изымает камни и керны, помещаемые в специальные капсулы, которые позже будут доставлены на Землю для анализа в лаборатории. Все эти марсианские миссии со временем дадут возможность собрать воедино разные части головоломки и узнать почти все об истории Марса, независимо от того, была ли там когда-то собственная жизнь, попала ли она когда-то в давние времена туда с Земли или, наоборот, с Марса на Землю.