Тайны вселенной. Метановое дыхание Красной планеты

Марсоход NASA «Кьюриосити»  уже больше десяти лет колесит по дну кратера Гейла и не перестаёт радовать нас не только завораживающими снимками марсианских ландшафтов, но и не менее интересными научными данными о прошлом и настоящем Красной планеты. Например, в 2013 году приборы марсохода впервые зафиксировали всплеск концентрации метана, что сразу вызвало бурю дискуссий и предположений,  откуда   же на Марсе взялся этот простейший углеводород. Сомнений учёным добавили спектроскопические данные о составе атмосферы, полученные с орбитального аппарата Trace Gas Orbiter  —  «сверху» метана видно не было... Хотя потом с этим несоответствием вроде бы  разобрались : марсоход делал замеры метана в тёмное время суток, а орбитальный аппарат наблюдал за составом атмосферы уже в дневное время, когда накопившийся за ночь у поверхности метан, скорее всего, уже успевал  рассеиваться .

Интерес к метану связан с тем, что на Земле этот газ имеет преимущественно биологическое происхождение: он либо напрямую продуцируется бактериями-метаногенами, либо получается химическими (не биохимическими) путями из вещества органического происхождения. Метан и там и там несёт в себе «биомаркер»  —  особое соотношение изотопов углерода. Жизнь, в тех формах, что мы знаем, «любит» лёгкие атомы. Это значит, что биохимические реакции с участием более лёгких изотопов того же углерода идут чуточку быстрее, чем с более тяжёлыми.

У углерода есть два стабильных изотопа: углерод с массой 12 (лёгкий ) и массой 13 (тяжёлый). В любом веществе, которое когда-то было живым, доля тяжёлого углерода будет немного меньше, чем его содержание в среднем по планете. Поэтому даже в древних окаменелостях, в которых вся органика минерализовалась миллиард лет назад, и весь углерод, содержащийся в белках, жирах и углеводах превратился в карбонаты, соотношение лёгких и тяжёлых атомов углерода будет указывать на то, что окаменели остатки именно живой материи. Но это на Земле, а что там, на Марсе?

За время своих странствий «Кьюриосити» набурил немало отверстий в самых разных марсианских камнях. Если набуренную каменную пыль поместить в закрытый контейнер и нагреть градусов эдак до 500, то содержащиеся в камне органические вещества начнут разлагаться с выделением нашего любимого метана. Конечно, его будет немного, но вполне достаточно, чтобы чувствительный прибор вроде масс-спектрометра смог не только их зафиксировать, но и определить соотношение изотопов лёгкого и тяжёлого углерода в метане.

Как пишут в свежей  статье в PNAS   исследователи из Университета штата Пенсильвания и нескольких других научных центров, в 22 из 24 образцов горных пород, собранных и исследованных «Кьюриосити», содержание тяжёлого углерода-13 оказалось меньше среднего по планете  (хотя и разброс значений довольно большой). Другими словами, углерод, «застрявший» в тех камнях, был обогащён лёгким изотопом в ходе какого-то процесса. Вот только что это мог быть за процесс?

У исследователей на эту тему, как обычно, есть несколько гипотез. Это могла быть древняя марсианская жизнь, которая населяла кратер, когда в нём давно-давно была вода. Притом, судя по низкой концентрации изотопа углерода-13, на Марсе могли быть и организмы-метаногены, производящие метан, и организмы-метанотрофы, метан потребляющие. То есть  углерод должен был пройти «двойное» обогащение лёгким изотопом. Однако сторонникам гипотезы «когда-то обитаемого Марса» рано радоваться.

Углерод с пониженным содержанием тяжёлого изотопа мог прилететь на Марс из космоса вместе с космической пылью. Она как раз сильно обеднена тяжёлым углеродом, и при удачном стечении геофизических обстоятельств, вроде вовремя наступившего оледенения, вполне могла спутать углеродные «карты» астробиологам. Но и это ещё не всё. Фотохимические процессы в атмосфере, которые могут приводить к накоплению лёгких или тяжёлых изотопов в тех или иных веществах, тоже вполне способны «мимикрировать» под жизнь в плане изотопных следов. Добавить сюда ещё разные химические реакции с участием минералов в толще марсианской поверхности, и мы получим, что с жизнью на Марсе опять ничего не ясно. Но, как говорится, вода камень точит. Поэтому марсоходы продолжат с большим усердием точить марсианские камни, глубже бурить поверхность Красной планеты и исследовать добытые образцы более точными приборами. Может, что и найдут.

Источник Наука и жизнь