Наш ближайший сосед по Солнечной системе - Марс - является излюбленным местом для поисков внеземной жизни. На обитаемость Красной планеты сейчас или в прошлом указывает целый ряд признаков. В пятницу в журнале Nature появилась работа, результаты которой существенно добавляют веса гипотезе о том, что живых существ на Марсе, увы, нет. При этом объектом изучения в работе была молекула, на первый взгляд, с жизнью никак не связанная.
Есть ли жизнь на Марсе? Большинство людей давным-давно перестали воспринимать этот вопрос как повод к серьезной научной дискуссии. Скорее, его относят к категории неразрешимых курьезов вроде проблемы курицы и яйца. Между тем, астрономы и астробиологи продолжают собирать данные о Красной планете, получая все новые аргументы за и против обитаемости Марса.
Всерьез о наличии на Марсе жизни в настоящее время или в прошлом заговорили в 2002 году, когда орбитальный аппарат "Марс Одиссей" (Mars Odyssey) обнаружил под поверхностью планеты залежи водяного льда. Вода является необходимым веществом для образования организмов земного типа. В 2008 году зонд "Феникс" окончательно подтвердил результаты предшественника, получив жидкую воду из образца полярного льда.
Исследовательские группы находили множество косвенных доказательств того, что жидкая вода присутствовала на Марсе - по астрономическим меркам - совсем недавно. Согласно одним данным, дожди шли на Красной планете "всего" 3,5 миллиарда лет назад. Некоторые ученые называют еще более впечатляющую цифру - 1,25 миллиона лет назад.
Следом за водой на Марсе нашли метан. Для климата Земли метан представляет серьезную опасность, так как он является очень сильным парниковым газом. Присутствие метана на других планетах, напротив, должно обнадеживать тех, кто верит во внеземную жизнь. Основными производителями этого газа на Земле являются микроорганизмы, получившие название метаногенов. Соотношение биогенного метана (произведенного микроорганизмами) к абиогенному (образующемуся без участия живых существ) на нашей планете составляет 9 к 1.
Первые данные о наличии в атмосфере Марса метана были получены в 2003 году научной группой под руководством Майкла Маммы (Michael Mumma) из космического центра Годдарда. Исследователи анализировали показания инфракрасных спектрометров, установленных на телескопах Keck и Gemini. Годом позже эти результаты подтвердила команда ученых, работающих с данными, полученными аппаратом "Марс Экспресс" (Mars Express). Второе подтверждение пришло от Владимира Краснопольского и его коллег из Католического университета Америки в Вашингтоне. Окончательно существование метана на Марсе было подтверждено в 2009 году.
Под воздействием солнечного излучения метан в марсианской атмосфере должен постепенно разрушаться. Его присутствие свидетельствует о существовании на Марсе постоянного источника газа. Причем источник должен быть не один, так как метан распределен в атмосфере крайне неравномерно. В 2008 году Мамме и коллегам удалось локализовать эти источники (и заодно уточнить концентрацию метана в атмосфере Марса - она оказалась в шесть раз больше, чем полагали ранее). Согласно данным Маммы и его группы, выход метана происходит в протяженных (до нескольких сотен километров) районах планеты. Газ выделяется в каждом таком регионе в течение нескольких месяцев.
Вопрос о происхождении метана оставался открытым. В 2009 году по крайней мере часть марсианского CH4 была признана абиогенной. Анализ данных спектрографа, установленного на борту Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), показал, что на Марсе присутствует минерал серпентин. Он образуется из другого минерала под названием оливин в присутствии воды. Превращение сопровождается выделением метана. Серпентина на Марсе пока найдено немного - это значит, что большая часть метана появилась на Марсе в результате других процессов.
Новая работа, результаты которой опубликованы в престижном научном журнале Nature, перевела гипотезу о том, что эти процессы связаны с живыми организмами, в разряд маловероятных. Авторы работы пытались определить, какие реакции должны протекать на Марсе, чтобы метан распределялся в атмосфере так, как показывают наблюдения. До сих пор ученые не могли до конца объяснить, как газу "удается" концентрироваться в отдельных районах: атмосферные потоки должны были выровнять его содержание в течение нескольких недель, в крайнем случае, месяцев.
Исследователи из университета Пьера и Марии Кюри Франк Лефевр (Franck Lefevre) и Франсуа Фоже (Francois Forget) рассматривали различные климатические модели, учитывающие движения газовых масс, ветра и турбулентность. В качестве участников всевозможных химических процессов ученые рассматривали все обнаруженные на сегодняшний день в марсианской атмосфере молекулы.
Ни одна из моделей не объясняла локального повышения концентрации метана. Тогда авторы стали "добавлять" в модели молекулы метана с различным сроком жизни. Очень хорошее соответствие с наблюдаемым распределением дала модель, предполагающая, что новообразованные молекулы метана разрушаются в течение 200 дней. Это приблизительно в 600 раз быстрее, чем на Земле.
По мнению авторов, процесс, способный с такой скоростью разрушать метан, должен повлиять и на распределение других газов. Никаких следов такого влияния пока не обнаружено, поэтому исследователи предположили, что CH4 разрушается только у самой поверхности планеты. В этом случае для того, чтобы "совместить" модель с наблюдениями, время жизни средней молекулы метана пришлось уменьшить до одного часа.
Что за процесс уничтожает метан на Марсе, пока неясно. Спектр возможных вариантов простирается от электрохимических явлений, возникающих во время пылевых бурь (хотя недавно способность бурь разрушать метан была подвергнута сомнению) до "сжигания" метана сильными окислителями наподобие перхлоратов, присутствующими в почве (как раз в этом случае время жизни молекул не должно превышать одного часа).
Метан представляет собой одну из простейших органических молекул. В том случае, если нечто разрушает ее с такой интенсивностью, вероятность образования более сложных молекул крайне низка. А значит, марсианский метан, скорее всего, имеет абиогенное происхождение. Но у сторонников версии об обитаемости нашего космического соседа все еще остается надежда. Во-первых, данные Лефевра и Фоже нуждаются в дополнительной проверке. Имеющейся у ученых информации о газовом составе марсианской атмосферы пока недостаточно, чтобы подтвердить или опровергнуть неутешительный прогноз. В течение ближайшего года планируется провести новые измерения.
Во-вторых, марсианские микроорганизмы могут обитать глубоко в недрах планеты, где загадочный разрушитель метана не может их достать. Найти их, вероятно, сможет новый аппарат для исследования Марса Mars Science Laboratory (MSL), который должен отправиться к Марсу в 2011 году. Изначально планировалось, что старт аппарата состоится в 2009 году, но из-за финансового кризиса NASA пришлось изменить планы.
Функциональность MSL была урезана из-за нехватки средств, однако технической оснащенности аппарата хватит для того, чтобы определить изотопный состав углерода, входящего в состав марсианского метана. Повышенное содержание изотопа 12C по сравнению с изотопом 13C будет свидетельствовать, что жизнь на Марсе существует, несмотря на разрушение метана. Именно 12C "предпочитают" земные метаногены. Если же заветный изотоп найден не будет, то ответа на сакраментальный вопрос придется ждать еще неопределенно долго. А о марсианах будет напоминать только памятник, установленный в штате Нью-Джерси.