Протягом цілих століть люди розмірковували над імовірністю життя на Марсі, зважаючи на близькість та подібність цієї планети до Землі. Серйозні пошуки ознак життя розпочалися у XIX столітті, і вони продовжуються й досі через телескопні спостереження та космічні місії із висадкою апаратів на Марсі. У той час як рання праця в цьому напрямку зосереджувалася на феноменології та межувала із фантазією, сучасні наукові підходи змусили науковців фокусувати увагу на пошуку води, хімічних біосигнатур у ґрунті та кам'яних породах на поверхні планети, а також біосигнатур у газах атмосфериВчені, ймовірно, виявили життя на Марсі ще 50 років тому. 29.06.2023, 05:29 pm.
Марс становить особливий інтерес у контексті дослідження виникнення життя через схожість цієї планети до Землі на ранніх етапах її формування. Марс видається особливо сприятливим для таких досліджень, оскільки він має холодний клімат, на ньому відсутні такі явища як тектоніка плит або дрейф континентів, тож планета залишилася майже незміненою з кінця Гесперійського періоду. Вік щонайменше двох третин поверхні Марса налічує понад 3,5 мільярда років, а тому Марс може таїти в собі найкращий збір інформації щодо пребіотичних умов, які зрештою могли б призвести до абіогенезу, навіть якщо життя не існує, або й ніколи не існувало на цій планеті. Наразі залишаються відкритими питання щодо того, чи існує зараз життя на Марсі, або чи воно існувало там у минулому, а фантазії на тему фантастичних марсіан є повторюваною рисою масової розважальної культури XX та XXI століть.
24 січня 2014 року агенція NASA повідомила, що теперішні дослідження, які виконуються на Марсі за допомогою марсоходів «К'юріосіті» та «Оппортьюніті», відтепер будуть спрямовані на пошук ознак існування древнього життя, у тому числі біосфери на основі автотрофних, хемотрофних та/або хемолітотрофних мікроорганізмів, а також древніх водойм, у тому числі річково-озерних середовищ (рівнин, пов'язаних із положенням древніх річок чи озер), які могли колись бути придатними для життя. Пошук ознак життєпридатності, тафономії (пов'язана із скам'янілостями) та органічного вуглецю на планеті Марс є зараз першочерговою метою і напрямком діяльності NASA.
Життя на Марсі могло існувати довше, ніж вважали раніше
Нове дослідження показало, що Марс міг залишатися придатним для життя значно довше, ніж вважалося: аналіз даних марсохода Curiosity та їх порівняння з утвореннями в ОАЕ свідчать, що у формації Стімсон у кратері Гейла тривалий час зберігалися вологі умови, оскільки давні дюни контактували з ґрунтовими водами та формували мінерали, зокрема гіпс; подібні структури на Землі часто містять сліди давнього життя, тому такі утворення на Марсі можуть містити потенційні біосигнатури, а результати допомагають точніше зрозуміти кліматичну еволюцію планети та визначити перспективні місця для майбутніх місій.
Ранні спостереження й гіпотези
Полярні льодові шапки на Марсі були помічені ще в середині XVII століття, а наприкінці XVIII століття Вільям Гершель уперше довів, що вони періодично розростаються та зменшуються, почергово — у зимовий та літній періоди на кожній півкулі. До середини XIX століття астрономи вже знали, що Марс подібний до Землі й за іншими ознаками, наприклад, що тривалість дня на Марсі — майже така ж, як і на Землі. Вони також знали, що нахил осі обертання планети теж подібний до земного, а це означало, що на Марсі існують пори року, як і на Землі, тільки вони майже вдвічі довші, зважаючи на набагато більшу тривалість марсіанського року. Усі ці спостереження призвели до поширення спекуляцій навколо гіпотези, за якою темніші альбедо-деталі — це вода, а світліші — це суша. Тому цілком слушним ставало припущення, що планету Марс може населяти певна форма життя.
У 1854 році Вільям Вевелл, представник Триніті-коледжу (Кембридж), популяризатор слова scientist (), теоретизував, що на Марсі можуть бути моря, суша та, ймовірно, певні форми життя. Спекуляції навколо тематики існування життя на Марсі вибухнули наприкінці XIX століття, після того, як деякі спостерігачі побачили на Марсі, за допомогою телескопів дещо, що отримало назву «марсіанські канали», які пізніше виявилися лиш оптичними ілюзіями. Попри це, у 1895 році американський астроном Персіваль Ловелл опублікував свою книжку «Марс», а потім, у 1906 році, — «Марс та його канали», висловлюючи в цих книгах думку, що марсіанські канали — це творіння давно зниклих цивілізацій. Ця ідея надихнула британського письменника Герберта Веллса написати роман «Війна світів» (1897), у якому описувалося вторгнення на Землю прибульців із Марса, які рятувалися від висихання своєї планети.
Спектроскопічний аналіз атмосфери Марса по-справжньому розпочався у 1894 році, коли американський астроном Вільям Воллес Кемпбелл довів, що ані води, ані кисню в марсіанській атмосфері немає. До 1909 року якісніші телескопи та найкращі перигелієві протистояння Марса, що спостерігалися з 1877 року, остаточно покінчили із гіпотезою каналів.
Придатність для життя Хімічні, фізичні, геологічні та географічні чинники формують середовище Марса. Окремі вимірювання та розрахунки цих факторів можуть бути недостатніми для того, аби назвати певне середовище придатним для життя, але сукупність такої інформації може допомогти передбачити розташування місцевостей із більшим чи меншим потенціалом життєпридатності. Два сьогоднішні екологічні підходи до прогнозування потенційної життєпридатності марсіанської поверхні використовують 19 чи 20 факторів середовища, роблячи акцент на наявності води, температурі, а також присутності поживних речовин, джерела енергії та захисту від сонячного ультрафіолету та галактичного космічного випромінювання.
Науковці не знають, яка кількість параметрів є мінімальною для визначення потенціалу життєпридатності, але вони певні, що їх число має бути більшим, ніж один чи два фактори з таблиці нижче. Так само і в кожній групі параметрів — для кожного з них ще треба визначити поріг життєпридатності. Лабораторні симуляції показують, що кожного разу, коли поєднуються декілька летальних факторів, шанси на виживання різко падуть. Поки що немає опублікованих повноцінних симуляцій марсіанського середовища, у яких поєднувалися б усі біоцидні фактори.
Фактори життєпридатностіВода Активність води (aw) Минулі/майбутні обсяги рідини (льоду) Солоність, pH, та Eh наявних запасів водиХімічне середовище Поживні речовини: C, H, N, O, P, S, основні метали, основні живильні мікроелементи Фіксований азот Доступність/мінералогія Поширення та летальність токсинів: Важкі метали (напр., Zn, Ni, Cu, Cr, As, Cd тощо, також деякі з основних, які стають токсичними при високій концентрації) Глобально поширені окиснювальні ґрунтиЕнергія для метаболізму Сонячна (лише поверхнева та надповерхнева) Геохімічна (підповерхнева)
Оксиданти Відновники Відновно-оксидаційний градієнтСприятливі фізичні умови Температура Екстремальні добові температурні коливання Низький тиск (Чи існує поріг низького тиску для земних анаеробів?) Сильне ультрафіолетове бактерицидне опромінення Галактична космічна радіація та сонячні протонні бурі (довготривалі накопичувальні ефекти) Леткі окисники, що виникли під впливом сонячного ультрафіолету, напр., O2-, O-, H2O2, O3 Клімат/мінливість (географія, пори року, добові варіації, а також варіації, спричинені осьовим нахилом планети) Поверхня Марса (ґрунтові процеси, кам'яні мікросередовища, хімічний склад пилу, геологічне щитування) Високий вміст CO2 в атмосфері планети Транспортування (еолові, підземні водні потоки, поверхневі води, зледеніння)
Минуле Останні моделі продемонстрували, що навіть при густій атмосфері, з високим вмістом CO2, ранній Марс був, фактично, холодніший, аніж Земля. Однак тимчасові періоди потепління, пов'язаного із впливом вулканічної активності, могли створити такі умови, які були б сприятливими для формування пізнього Нойського періоду, хоча ближче до середини Ноахійського періоду планетарні умови були, найімовірніше, морозяні. Місцеві потепління середовища в результаті вулканізму та подібних чинників були б радше спорадичні, однак, мабуть, було багато таких явищ, які змушували воду текти поверхнею Марса. Мінералогічний та морфологічний аналізи вказують на погіршення життєпридатності планети вже починаючи з середини Гесперійського періоду. Справжні причини такого повороту ще не до кінця зрозумілі, але можуть бути пов'язаними із комбінацією різних природних процесів, до яких належать втрата ранньої атмосфери, або сильна ерозія поверхні, або і те й те.
Втрата марсіанського магнітного поля справила значний вплив на розвиток поверхневого середовища через втрату атмосфери та збільшення вхідної радіації; ця зміна сильно понизила придатність марсіанської поверхні для життя. Якби на планеті було магнітне поле, атмосфера захистила б поверхню від ерозії сонячним вітром, а це, своєю чергою, забезпечило б збереження щільної атмосфери, необхідної для існування води у рідкій формі на поверхні Марса. Втрата атмосфери супроводжувалася пониженням температур. Частина запасів рідкої води випарувалася й була перенесена на полюси, у той час як решта опинилася ув'язненою в шарі льоду під поверхнею.
Спостереження на Землі, поряд із числовим моделюванням, продемонстрували, що зіткнення з космічним об'єктом, у результаті якого утворюється кратер, може завершитися формуванням тривалої гідротермальної системи, якщо в корі планети присутній лід. Наприклад, 130-кілометровий кратер міг би підтримувати активну гідротермальну систему навіть до 2-х мільйонів років — отже, достатньо довго для того, аби змогло виникнути мікроорганічне життя.
Зразки ґрунту та каміння, досліджені у 2013 році марсоходом NASA — «К'юріосіті» — за допомогою його бортових інструментів, забезпечили дослідників додатковими відомостями щодо декількох факторів життєпридатності. Команда марсохода ідентифікувала в зразках цього ґрунту деякі із ключових інгредієнтів, необхідних для життя, у тому числі сірку, азот, водень, кисень, фосфор та, ймовірно, вуглець, а також глинисті мінерали, що дозволяє припустити існування давним-давно, на місці збору цих зразків, якогось водного середовища — можливо озера, або древнього русла річки — з нейтральною та не надто солоною водою. 9 грудня 2013 року в NASA повідомили, що на основі інформації із марсохода «К'юріосіті», який виконував дослідження в районі рівнини Aeolis Palus, у кратері Ґейл містилося древнє прісноводне озеро, середовище якого могло бути придатним для мікробіологічного життя. Підтвердження того, що на Марсі існували потоки рідкої води, а також — наявність поживних речовин та мінералів, та колишнє відкриття давньої магнітосфери, яка захищала планету від космічної та сонячної радіації, — усі ці дані переконливо свідчать про те, що Марс у минулому міг мати необхідні фактори середовища для підтримування життя. Однак, навіть однозначна оцінка колишнього середовища Марса як такого, що є придатним для життя, ще не є сама по собі підставою стверджувати, що життя на Марсі колись справді існувало. Та якщо й існувало, це, найімовірніше, були мікроорганізми, які жили групами, у рідинах або на поверхні намулу, — або як окремі мікроорганізми, або як біоплівка, відповідно.
Сьогодення Не було знайдено жодного однозначного доказу існування біосигнатур або органіки марсіанського походження, тож пошук продовжуватиметься, і не лише з плином часу, зі зміною марсіанських сезонів, а й із заглибленням у минуле — як тільки марсохід «К'юріосіті» почне вивчати те, що записано в акумулятивній історії каміння з кратера Ґейл. І хоча науковці не зійшлися в думці щодо мінімального числа параметрів для визначення потенціалу життєпридатності, деякі команди все ж спромоглися висловити певні гіпотези на основі симуляцій.
Підповерхневе середовище