Жизнь на Марсе

Эта статья входит в серию статей о:
Жизнь во Вселенной
Астробиология
Пригодность для проживания в Солнечной системе
Обитаемость Меркурия Обитаемость Венеры Жизнь на Земле Обитаемость Марса Обитаемость Энцелада Обитаемость Европы Обитаемость Титана
Жизнь за пределами Солнечной системы
Околозвездная обитаемая зона Экзопланетология Планетарная обитаемость SETI
v т е

Пример Марса, терраформированного с биосферой.

Еще одна художественная концепция терраформированного Марса.

Возможность жизни на Марсе является предметом огромного интереса в астробиологии из-за его близости и сходства с Землей . На сегодняшний день не найдено никаких доказательств прошлой или настоящей жизни на Марсе . Совокупные данные свидетельствуют о том, что в древний период Ноя в поверхностной среде Марса была жидкая вода и, возможно, она была пригодна для жизни микроорганизмов. Наличие пригодных для жизни условий не обязательно указывает на наличие жизни. ^{[1] [2]}

Научные поиски доказательств существования жизни начались в 19 веке и продолжаются сегодня с помощью телескопических исследований и установленных зондов. В то время как ранние работы были сосредоточены на феноменологии и граничили с фантазией, современные научные исследования делают упор на поиск воды , химических биосигнатур в почве и породах на поверхности планеты, а также газов- биомаркеров в атмосфере. ^[3]

Марс представляет особый интерес для изучения происхождения жизни из-за его сходства с ранней Землей. Это особенно верно, поскольку на Марсе холодный климат и отсутствует тектоника плит или дрейф континентов , поэтому он почти не изменился с конца гесперианского периода. По крайней мере, две трети поверхности Марса имеют возраст более 3,5 миллиардов лет, и, таким образом, Марс может обладать наилучшими показателями пребиотических условий, ведущих к жизни, даже если жизни там нет или никогда не существовало, ^{[4] [5]} что могли начать развиваться еще 4,48 миллиарда лет назад. ^[6]

После подтверждения прошлого существования поверхностной жидкой воды марсоходы Curiosity и Opportunity начали поиск свидетельств прошлой жизни, включая прошлую биосферу на основе автотрофных , хемотрофных или хемолитоавтотрофных микроорганизмов , а также древней воды, включая флювио-озерные среды. ( равнины, относящиеся к древним рекам или озерам), которые могли быть обитаемыми . ^{[7] [8] [9] [10]} Поиск доказательств обитаемости , тафономия (относящаяся кокаменелости ), а органические соединения на Марсе в настоящее время являются основной целью НАСА и ЕКА.

Находки органических соединений в осадочных породах и бора на Марсе представляют интерес, поскольку они являются предшественниками пребиотической химии . Такие открытия, наряду с предыдущими открытиями, что жидкая вода явно присутствовала на древнем Марсе, еще раз подтверждают возможную раннюю обитаемость кратера Гейла на Марсе. ^{[11] [12]} В настоящее время поверхность Марса залита ионизирующим излучением , а марсианская почва богата перхлоратами, токсичными для микроорганизмов . ^{[13] [14]} Следовательно, все согласны с тем, что если жизнь существует - или существовала - на Марсе, ее можно было бы найти или лучше всего сохранить в недрах, вдали от современных суровых поверхностных процессов.

В июне 2018 года НАСА объявило об обнаружении сезонных колебаний уровня метана на Марсе. Метан может производиться микроорганизмами или геологическими методами. ^[15] Европейский орбитальный аппарат ExoMars Trace Gas Orbiter приступил к картированию атмосферного метана в апреле 2018 года, а марсоход ExoMars 2022 года Розалинд Франклин будет бурить и анализировать подземные пробы, в то время как марсоход NASA Mars 2020 Perseverance начал кэшировать десятки проб бурения на предмет их потенциала. транспортировка в лаборатории Земли в конце 2020-х или 2030-х годах. По состоянию на 8 февраля 2021 г. обновленный статус исследований, касающихся возможного обнаружения форм жизни на Венере (через фосфин) и Марс (через метан ). ^[16]

Ранние предположения [ править ]

Полярные ледяные шапки Марса были открыты в середине 17 века. В конце 18 века Уильям Гершель доказал, что они растут и сжимаются попеременно летом и зимой в каждом полушарии. К середине 19 века астрономы знали, что Марс имеет некоторые другие сходства с Землей, например, что продолжительность дня на Марсе была почти такой же, как и на Земле. Они также знали, что его наклон оси был подобен земному, а это означало, что на нем были времена года, как и на Земле, но почти вдвое длиннее из-за гораздо более длинного года . Эти наблюдения привели к росту предположений о том, что более темные особенности альбедобыли вода, а самые яркие - земля, откуда и возникли предположения о том, может ли Марс быть населен какой-либо формой жизни. ^[17]

В 1854 году Уильям Уэвелл , сотрудник Тринити-колледжа в Кембридже, предположил, что на Марсе есть моря, земля и, возможно, формы жизни. ^[18] Спекуляции о жизни на Марсе взорвались в конце 19 века после телескопических наблюдений некоторых наблюдателей очевидных марсианских каналов , которые позже были обнаружены как оптические иллюзии. Несмотря на это, в 1895 году американский астроном Персиваль Лоуэлл опубликовал свою книгу « Марс, а в 1906 году -« Марс и его каналы » ^{[19], в} котором он высказал предположение, что каналы были плодом давно ушедшей цивилизации. ^[20] Эта идея привела к тому, что британский писатель Герберт Уэллс написалВойна миров в 1897 году, рассказывающая о вторжении инопланетян с Марса, спасающихся от высыхания планеты. ^[21]

Спектроскопический анализ атмосферы Марса начался всерьез в 1894 году, когда американский астроном Уильям Уоллес Кэмпбелл показал, что в марсианской атмосфере нет ни воды, ни кислорода . ^[22] Влиятельный наблюдатель Эжен Антониади использовал телескоп с апертурой 83 см (32,6 дюйма) в Обсерватории Медон при противостоянии Марса в 1909 году и не увидел каналов. Это выдающиеся фотографии Марса, сделанные на новом куполе Байо в обсерватории Пик-дю-Миди. также формально дискредитировал теорию марсианских каналов в 1909 г. ^[23]и понятие каналов начало выходить из моды. Примерно в это же время спектроскопический анализ также начал показывать, что в марсианской атмосфере нет воды. ^[22]

Пригодность [ править ]

Химические, физические, геологические и географические атрибуты формируют окружающую среду на Марсе. Отдельных измерений этих факторов может быть недостаточно, чтобы считать среду обитаемой, но сумма измерений может помочь предсказать места с большим или меньшим потенциалом обитаемости. ^[24] Два современных экологических подхода к прогнозированию потенциальной обитаемости поверхности Марса используют 19 или 20 факторов окружающей среды с упором на доступность воды, температуру, присутствие питательных веществ, источник энергии и защиту от солнечного ультрафиолета и галактических космических лучей. радиация . ^{[25] [26]}

Ученые не знают минимального количества параметров для определения потенциала обитаемости, но они уверены, что оно больше одного или двух факторов в таблице ниже. ^[24] Аналогичным образом, для каждой группы параметров должен быть определен порог обитаемости для каждого. ^[24] Лабораторные симуляции показывают, что всякий раз, когда сочетаются несколько летальных факторов, выживаемость быстро падает. ^[27] Пока еще не опубликовано полное моделирование Марса, включающее все биоцидные факторы вместе взятые. ^[27] Кроме того, возможность существования марсианской жизни, имеющей совершенно иные требования к биохимии и обитаемости, чем земная биосфера, является открытым вопросом.

Прошлое [ править ]

Последние модели показали, что даже с плотной атмосферой CO 2 ранний Марс был холоднее, чем когда-либо была Земля. ^{[28] [29] [30] [31]} Временные теплые условия, связанные с ударами или вулканизмом, могли создать условия, благоприятствующие формированию сетей долин позднего Ноя , даже несмотря на то, что средне-поздние глобальные условия были, вероятно, ледяными. Локальное потепление окружающей среды из-за вулканизма и ударов было бы спорадическим, но должно было произойти много событий, когда вода течет по поверхности Марса. ^[31] Как минералогические, так и морфологические свидетельства указывают на ухудшение пригодности для жизни по сравнению со средним геспером.вперед. Точные причины не совсем понятны, но могут быть связаны с комбинацией процессов, включая потерю ранней атмосферы или ударную эрозию, или и то, и другое. ^[31]

Утрата марсианского магнитного поля сильно повлияла на окружающую среду на поверхности из-за потери атмосферы и увеличения радиации; это изменение значительно ухудшило обитаемость поверхности. ^[33] Когда было магнитное поле, атмосфера была бы защищена от эрозии солнечным ветром , что обеспечило бы поддержание плотной атмосферы, необходимой для существования жидкой воды на поверхности Марса. ^[34] Утрата атмосферы сопровождалась понижением температуры. Часть жидкой воды сублимировалась и была доставлена ​​к полюсам, а остальная часть оказалась захваченной вечной мерзлотой , подповерхностным слоем льда. ^[31]

Наблюдения на Земле и численное моделирование показали, что кратерообразующий удар может привести к созданию долговечной гидротермальной системы, когда в коре присутствует лед. Например, кратер размером 130 км может поддерживать активную гидротермальную систему до 2 миллионов лет, то есть достаточно долго, чтобы появилась микроскопическая жизнь ^[31], но вряд ли продвинется дальше по эволюционному пути. ^[35]

Образцы почвы и горных пород, изученные в 2013 году бортовыми приборами марсохода НАСА Curiosity , позволили получить дополнительную информацию о нескольких факторах обитаемости. ^[36] Команда марсохода определила некоторые из ключевых химических ингредиентов для жизни в этой почве, включая серу , азот , водород , кислород, фосфор и, возможно, углерод , а также глинистые минералы, что позволяет предположить, что водная среда была давней давней - возможно, озеро или древнее русло, имевшее нейтральную кислотность и низкую соленость. ^[36] 9 декабря 2013 года НАСА сообщило, что на основании данных Curiosity, изучающих Aeolis Palus, Gale Crater содержал древнее пресноводное озеро , которое могло бы быть гостеприимным местом для жизни микробов . ^{[37] [38]} Подтверждение того, что жидкая вода когда-то текла по Марсу, существование питательных веществ и предыдущее открытие прошлого магнитного поля, которое защищало планету от космического и солнечного излучения, ^{[39] [40]} вместе убедительно предполагают, что На Марсе могли быть факторы окружающей среды, поддерживающие жизнь. ^{[41] [42]} Оценка прошлой обитаемости сама по себе не является доказательством того, что марсианская жизнь когда-либо существовала. Если это так, вероятно, это было микробное, существующие вместе в жидкостях или на отложениях, свободно живущие или в виде биопленок , соответственно. ^[33] Исследование земных аналогов дает ключ к разгадке того, как и где лучше всего искать признаки жизни на Марсе. ^[43]

Импактит , сохраняющий признаки жизни на Земле, был обнаружен на Марсе и мог содержать признаки древней жизни, если бы жизнь когда-либо существовала на планете. ^[44]

7 июня 2018 года НАСА объявило, что марсоход Curiosity обнаружил органические молекулы в осадочных породах возрастом три миллиарда лет. ^{[45] [46]} Обнаружение органических молекул в горных породах указывает на присутствие некоторых строительных блоков для жизни. ^{[47] [48]}

Настоящее [ править ]

Вероятно, если жизнь существует (или существовала) на Марсе, свидетельства существования жизни можно было бы найти или лучше всего сохранить в недрах, вдали от современных суровых условий на поверхности. ^[49] Современная жизнь на Марсе или его биосигнатуры могут возникать на километры ниже поверхности, в геотермальных горячих точках под землей или на несколько метров ниже поверхности. Мерзлота слой на Марсе только на пару сантиметров ниже поверхности, и соленые рассолы могут быть жидкими на несколько сантиметров ниже , что , но не далеко вниз. Вода близка к точке кипения даже в самых глубоких точках бассейна Эллады, и поэтому не может долго оставаться жидкой на поверхности Марса в его нынешнем состоянии, кроме как после внезапного выброса подземной воды. ^{[50] [51][52]}

До сих пор НАСА придерживалось стратегии «следовать за водой» на Марсе и не занималось поиском биосигнатур для жизни там непосредственно после миссий « Викинг» . Астробиологи сходятся во мнении, что, возможно, потребуется получить доступ к недрам Марса, чтобы найти в настоящее время обитаемую среду. ^[49]

Космическое излучение [ править ]

В 1965 году зонд « Маринер-4» обнаружил, что Марс не имеет глобального магнитного поля, которое могло бы защитить планету от потенциально опасного для жизни космического излучения и солнечной радиации ; Наблюдения, сделанные в конце 1990-х годов Mars Global Surveyor, подтвердили это открытие. ^[53] Ученые предполагают, что отсутствие магнитной защиты помогло солнечному ветру унести большую часть атмосферы Марса в течение нескольких миллиардов лет. ^[54] В результате планета была уязвима для радиации из космоса около 4 миллиардов лет. ^[55]

Недавние данные на месте с марсохода Curiosity показывают, что ионизирующее излучение от галактических космических лучей (GCR) и событий с солнечными частицами (SPE) не может быть ограничивающим фактором в оценках обитаемости современной поверхностной жизни на Марсе. Уровень 76 мГр в год, измеренный Curiosity , аналогичен уровням внутри МКС. ^[56]

Кумулятивные эффекты [ править ]

Марсоход Curiosity измерял уровень ионизирующего излучения 76 мГр в год. ^[57] Этот уровень ионизирующего излучения стерилизует дремлющую жизнь на поверхности Марса. Его обитаемость значительно различается в зависимости от эксцентриситета его орбиты и наклона оси. Если поверхностная жизнь была реанимирована всего 450 000 лет назад, то, по оценкам, марсоходы на Марсе могли бы найти спящую, но все еще жизнеспособную жизнь на глубине одного метра под поверхностью. ^[58] Даже самые выносливые из известных клеток не могли пережить космическое излучение у поверхности Марса, поскольку Марс потерял свою защитную магнитосферу и атмосферу. ^{[59] [60]}После картирования уровней космической радиации на разных глубинах Марса исследователи пришли к выводу, что со временем любая жизнь в пределах первых нескольких метров поверхности планеты будет убита смертельными дозами космической радиации. ^{[59] [61] [62]} Команда подсчитала, что совокупное повреждение ДНК и РНК космическим излучением ограничит извлечение жизнеспособных спящих клеток на Марсе глубиной более 7,5 метров под поверхностью планеты. ^[61] Даже самые радиационно-устойчивые наземные бактерии выживут в состоянии спящих спор всего лишь 18 000 лет на поверхности; на 2 метра - самая большая глубина, на которой ExoMarsмарсоход будет способен достичь - время выживания составит от 90 000 до полумиллиона лет, в зависимости от типа скалы. ^[63]

Данные, собранные детектором радиационной оценки (RAD) на борту марсохода Curiosity, показали, что измеренная поглощенная доза составляет 76 мГр / год на поверхности ^[64] и что « ионизирующее излучение сильно влияет на химический состав и структуру, особенно на воду, соли и компоненты, чувствительные к окислительно-восстановлению, такие как органические молекулы ». ^[64] Независимо от источника марсианских органических соединений (метеорных, геологических или биологических), его углеродные связи подвержены разрыву и изменению конфигурации с окружающими элементами под действием ионизирующего излучения заряженных частиц. ^[64] Эти улучшенные оценки подповерхностной радиации дают представление о потенциале сохранения возможных органических биосигнатур в зависимости от глубины, а также времени выживания возможных микробных или бактериальных форм жизни, оставшихся бездействующими под поверхностью. ^[64] В докладе делается вывод о том , что на месте «поверхностные измерения-и подповерхностные оценки, ограничивают окно сохранения для марсианского органического вещества следующих эксгумаций и воздействия ионизирующего излучения в верхних нескольких метрах от поверхности Марса.» ^[64]

В сентябре 2017 года НАСА сообщило, что уровни радиации на поверхности планеты Марс были временно удвоены и были связаны с полярным сиянием в 25 раз ярче, чем любое из наблюдавшихся ранее, из-за крупной и неожиданной солнечной бури в середине месяца. ^[65]

УФ-излучение [ править ]

Что касается УФ-излучения, в отчете 2014 г. делается вывод ^[66], что «[] марсианская среда УФ-излучения быстро смертельна для незащищенных микробов, но может быть ослаблена глобальными пыльными бурями и полностью экранирована реголитом менее 1 мм или другими организмами». Кроме того, лабораторные исследования, опубликованные в июле 2017 года, показали, что перхлораты, облученные УФ-излучением, вызывают 10,8-кратное увеличение гибели клеток по сравнению с клетками, подвергшимися УФ-излучению после 60 секунд воздействия. ^{[67] [68]} Глубина проникновения УФ-излучения в почву находится в диапазоне от субмиллиметра до миллиметра и зависит от свойств почвы. ^[68]

Перхлораты [ править ]

Марсианский реголит, как известно, содержит максимум 0,5% (мас. / Об.) Перхлората (ClO ₄ ^- ), который токсичен для большинства живых организмов ^[69], но поскольку они резко снижают точку замерзания воды, и некоторые экстремофилы могут использовать это как источник энергии (см. Перхлораты - Биология ), это вызвало предположения об их влиянии на обитаемость. ^{[67] [70] [71]}

Исследование, опубликованное в июле 2017 года, показывает, что при облучении смоделированным марсианским УФ-потоком перхлораты становятся еще более смертоносными для бактерий ( бактерицид ). Даже спящие споры теряли жизнеспособность в считанные минуты. ^[67] Кроме того, два других соединения на поверхности Марса, оксиды железа и перекись водорода , действуют в синергии с облученными перхлоратами, вызывая 10,8-кратное увеличение гибели клеток по сравнению с клетками, подвергшимися УФ-излучению после 60 секунд воздействия. ^{[67] [68]} Было также обнаружено, что истираемые силикаты (кварц и базальт) приводят к образованию токсичных активных форм кислорода . ^[72]Исследователи пришли к выводу, что «поверхность Марса смертельна для вегетативных клеток и делает большую часть поверхности и приповерхностных областей непригодными для проживания». ^[73] Это исследование демонстрирует, что современная поверхность более необитаема, чем считалось ранее, ^{[67] [74]} и усиливает идею осмотра, по крайней мере, на несколько метров вглубь земли, чтобы гарантировать, что уровни радиации будут относительно низкими. ^{[74] [75]}

Повторяющиеся наклонные линии [ править ]

Повторяющиеся линии склонов (RSL) образуются на склонах, обращенных к солнцу, в то время года, когда местные температуры превышают точку плавления льда. Полосы растут весной, расширяются в конце лета и затем исчезают осенью. Это трудно смоделировать каким-либо другим способом, кроме как с участием жидкой воды в той или иной форме, хотя сами полосы считаются вторичным эффектом, а не прямым признаком влажности реголита. Хотя теперь подтверждено, что эти особенности включают жидкую воду в той или иной форме, вода может быть либо слишком холодной, либо слишком соленой для жизни. В настоящее время они рассматриваются как потенциально пригодные для проживания, как «неопределенные регионы, которые должны рассматриваться как особые регионы».) ^{[76] [77]} Тогда подозревали, что они связаны с проточными рассолами. ^{[78][79] [80] [81]}

Термодинамическая доступность воды ( активность воды ) строго ограничивает распространение микробов на Земле, особенно в гиперсоленой среде, и есть признаки того, что ионная сила рассола является препятствием для обитаемости Марса. Эксперименты показывают, что высокая ионная сила , доведенная до крайности на Марсе из-за повсеместного присутствия двухвалентных ионов, «делает эти среды непригодными для жизни, несмотря на наличие биологически доступной воды». ^[82]

Фиксация азота [ править ]

После углерода азот , возможно, является самым важным элементом, необходимым для жизни. Таким образом, измерения содержания нитратов в диапазоне от 0,1% до 5% необходимы для решения вопроса о его наличии и распределении. Азот (как N ₂ ) присутствует в атмосфере на низких уровнях, но этого недостаточно для поддержки азотной фиксации для биологического включения. ^[83] Азот в форме нитратаможет быть ресурсом для исследования человека как питательным веществом для роста растений, так и для использования в химических процессах. На Земле нитраты коррелируют с перхлоратами в пустынях, и это также может быть верно на Марсе. Ожидается, что нитраты на Марсе будут стабильны и образовались в результате теплового удара от удара или молнии вулканического шлейфа на древнем Марсе. ^[84]

24 марта 2015 года НАСА сообщило, что прибор SAM на марсоходе Curiosity обнаружил нитраты путем нагрева поверхностных отложений. Азот в нитрате находится в «фиксированном» состоянии, что означает, что он находится в окисленной форме, которая может использоваться живыми организмами . Это открытие подтверждает мнение о том, что древний Марс мог быть гостеприимным для жизни. ^{[84] [85] [86]} Предполагается, что все нитраты на Марсе - это реликвия, без современных вкладов. ^[87] Содержание нитратов колеблется от необнаружения до 681 ± 304 мг / кг в исследованных образцах до конца 2017 года. ^[87] Моделирование показывает, что кратковременные пленки конденсированной воды на поверхности следует переносить на более низкие глубины (≈10 м), потенциально транспортируя нитраты, где могут процветать подповерхностные микроорганизмы. ^[88]

Напротив, фосфат, одно из химических веществ, необходимых для жизни, легко доступен на Марсе. ^[89]

Низкое давление [ править ]

Дальнейшее усложнение оценки обитаемости поверхности Марса состоит в том, что очень мало известно о росте микроорганизмов при давлениях, близких к таковым на поверхности Марса. Некоторые команды определили, что некоторые бактерии могут быть способны к репликации клеток до 25 мбар, но это все еще выше атмосферного давления на Марсе (диапазон 1–14 мбар). ^[90] В другом исследовании было выбрано двадцать шесть штаммов бактерий на основе их извлечения из сборочных объектов космического корабля, и только штамм Serratia liquefaciens ATCC 27592 показал рост при 7 мбар, 0 ° C и в бескислородной атмосфере, обогащенной CO ₂ . ^[90]

Жидкая вода [ править ]

Жидкая вода является необходимым, но не достаточным условием для жизни, как ее знают люди, поскольку обитаемость зависит от множества параметров окружающей среды. ^[91] Жидкая вода не может существовать на поверхности Марса, кроме как на самых низких высотах в течение минут или часов. ^{[92] [93]} Жидкая вода не появляется на самой поверхности, ^[94] но она может образовываться в незначительных количествах вокруг частиц пыли в снегу, нагретого Солнцем. ^{[95] [96]} Кроме того, древние экваториальные ледяные щиты под землей могут медленно сублимироваться или таять, доступные с поверхности через пещеры. ^{[97] [98] [99] [100]}

Вода на Марсе существует почти исключительно в виде водяного льда, расположенного в полярных ледяных шапках Марса и под мелкой поверхностью Марса даже в более умеренных широтах. ^{[104] [105]} В атмосфере присутствует небольшое количество водяного пара . ^[106] На поверхности Марса нет водоемов с жидкой водой, потому что его атмосферное давление на поверхности в среднем составляет 600 паскалей (0,087 фунта на квадратный дюйм) - около 0,6% от среднего давления на уровне Земли на Земле - и потому что температура слишком низкая, (210 K (−63 ° C)), что приводит к немедленному замерзанию. Несмотря на это, около 3,8 миллиарда лет назад ^[107] была более плотная атмосфера , более высокая температура и огромное количество жидкой воды, протекавшей по поверхности,^{[108] [109] [110] [111],} включая большие океаны. ^{[112] [113] [114] [115] [116]}

Было подсчитано, что первозданные океаны на Марсе покрывали от 36% ^[117] до 75% территории планеты. ^[118] 22 ноября 2016 года НАСА сообщило об обнаружении большого количества подземного льда в районе Утопия Планиция на Марсе. Объем обнаруженной воды был оценен как эквивалент воды в озере Верхнем . ^{[101] [102] [103]} Анализ марсианских песчаников с использованием данных, полученных с помощью орбитальной спектрометрии, предполагает, что воды, которые ранее существовали на поверхности Марса, имели слишком высокую соленость, чтобы поддерживать большую часть земной жизни. Tosca et al.обнаружили, что марсианская вода в местах, которые они исследовали, имела активность воды , _w ≤ 0,78–0,86 - уровень, фатальный для большинства земных существ. ^[119] Галоархеи , однако, могут жить в гиперсоленых растворах вплоть до точки насыщения. ^[120]

В июне 2000 года было обнаружено возможное свидетельство наличия жидкой воды, текущей на поверхности Марса, в виде оврагов, похожих на наводнения. ^{[121] [122]} Дополнительные похожие изображения были опубликованы в 2006 году, сделанные Mars Global Surveyor , которые предполагают, что вода иногда течет по поверхности Марса. Изображения показали изменения в крутых стенах кратеров и отложениях отложений, что является самым убедительным свидетельством того, что вода протекала через них совсем недавно, несколько лет назад.

В научном сообществе существуют разногласия относительно того, были ли недавние полосы оврагов образованы жидкой водой. Некоторые предполагают, что это были просто потоки сухого песка. ^{[123] [124] [125]} Другие предполагают, что это может быть жидкий рассол у поверхности, ^{[126] [127] [128],} но точный источник воды и механизм ее движения неизвестны. ^[129]

В июле 2018 года ученые сообщили об открытии подледникового озера на Марсе, на 1,5 км (0,93 мили) ниже южной полярной ледяной шапки и простирающегося в сторону примерно на 20 км (12 миль), первого известного стабильного водоема на планете. ^{[130] [131] [132] [133]} Озеро было обнаружено с помощью радара MARSIS на борту орбитального аппарата Mars Express , а профили были собраны в период с мая 2012 года по декабрь 2015 года. ^[134] Центр озера находится на 193 ° в.д. , 81 ° ю.ш., равнинный участок, не проявляющий каких-либо особых топографических характеристик, но окруженный возвышенностями, за исключением его восточной стороны, где есть впадина. ^[130]

Кремнезем [ править ]

В мае 2007 года марсоход « Спирит» своим неработающим колесом потревожил участок земли, открыв участок, на 90% богатый кремнеземом . ^[135] Эта особенность напоминает воздействие воды или пара из горячего источника на вулканические породы. Ученые считают это свидетельством того, что в прошлом среда, возможно, была благоприятной для микробной жизни, и предполагают, что одно возможное происхождение кремнезема могло быть связано с взаимодействием почвы с парами кислоты, образовавшимися в результате вулканической активности в присутствии воды. ^[136]

Основываясь на земных аналогах, гидротермальные системы на Марсе были бы очень привлекательными из-за их потенциала для сохранения органических и неорганических биосигнатур . ^{[137] [138] [139]} По этой причине гидротермальные месторождения считаются важными объектами поиска ископаемых свидетельств древней марсианской жизни. ^{[140] [141] [142]}

Возможные биосигнатуры [ править ]

В мае 2017 года свидетельства самой ранней из известных форм жизни на суше, возможно, были обнаружены в гейзерите возрастом 3,48 миллиарда лет и других связанных с ним месторождениях полезных ископаемых (часто обнаруживаемых вокруг горячих источников и гейзеров ), обнаруженных в кратоне Пилбара в Западной Австралии. ^{[143] [144]} Эти данные могут быть полезны при принятии решения о том, где лучше всего искать первые признаки жизни на планете Марс. ^{[143] [144]}

Метан [ править ]

Метан (CH ₄ ) химически нестабилен в нынешней окислительной атмосфере Марса. Он быстро сломается из-за ультрафиолетового излучения Солнца и химических реакций с другими газами. Следовательно, постоянное присутствие метана в атмосфере может означать наличие источника для постоянного пополнения газа.

Следовые количества метана на уровне нескольких частей на миллиард (ppb) были впервые обнаружены в атмосфере Марса командой из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в 2003 году. ^{[145] [146]} Были измерены большие различия в содержании. между наблюдениями, проведенными в 2003 и 2006 годах, которые предполагали, что метан был локально сконцентрированным и, вероятно, сезонным. ^[147] 7 июня 2018 года НАСА объявило, что обнаружило сезонные колебания уровня метана на Марсе. ^{[15] [148] [47] [48] [149] [150] [151] [46]}

Трейс Гас Орбитер (TGO), запущенный в марте 2016 года, началась 21 апреля 2018 года к карте концентрации и источники метана в атмосфере, ^{[152] [153]} , а также продукты его разложения , такие как формальдегид и метанол . По состоянию на май 2019 года орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter показал, что концентрация метана ниже обнаруживаемого уровня (<0,05 ppbv). ^{[154] [155]}

Основные кандидаты на происхождение метана Марса включают небиологические процессы, такие как реакции вода- порода, радиолиз воды и образование пирита , все из которых производят H 2, который затем может генерировать метан и другие углеводороды посредством синтеза Фишера-Тропша с СО и СО ₂ . ^[156] Также было показано, что метан может быть произведен с помощью процесса с участием воды, углекислого газа и минерального оливина , который, как известно, распространен на Марсе. ^[157] Хотя геологические источники метана, такие как серпентинизациявозможны, отсутствие вулканизма , гидротермальной активности или горячих точек ^[158] не благоприятны для геологического метана.

Живые микроорганизмы , такие как метаногены , являются еще одним возможным источником, но никаких доказательств присутствия таких организмов на Марсе не было обнаружено ^{[159] [160] [161]} до июня 2019 года, поскольку марсоход Curiosity обнаружил метан . ^[162] Метаногены не требуют кислорода или органических питательных веществ, не фотосинтезируют, используют водород в качестве источника энергии и углекислый газ (CO ₂ ) в качестве источника углерода, поэтому они могут существовать в подземных средах на Марсе. ^[163] Если микроскопическая марсианская жизнь производит метан, он, вероятно, находится далеко под поверхностью, где он еще достаточно теплый для существования жидкой воды. ^[164]

С момента открытия метана в атмосфере в 2003 году некоторые ученые разрабатывали модели и эксперименты in vitro, проверяя рост метаногенных бактерий на смоделированной марсианской почве, где все четыре испытанных штамма метаногена производили значительные уровни метана даже в присутствии 1,0 мас. % перхлоратной соли. ^[165]

Команда под руководством Левина предположила, что оба явления - образование и разложение метана - могут быть объяснены экологией метанопроизводящих и потребляющих метан микроорганизмов. ^{[166] [167]}

Исследования Университета Арканзаса, представленные в июне 2015 года, показали, что некоторые метаногены могут выжить при низком давлении Марса. Ребекка Миколь обнаружила, что в ее лаборатории четыре вида метаногенов выжили в условиях низкого давления, которые были похожи на подземный жидкий водоносный горизонт на Марсе. Она проверила четыре вида: Methanothermobacter wolfeii , Methanosarcina barkeri , Methanobacterium formicicum и Methanococcus maripaludis . ^[163] В июне 2012 года ученые сообщили, что измерение соотношения уровней водорода и метана на Марсе может помочь определить вероятность появления жизни на Марсе. ^[159][160] По словам ученых, «низкие отношения H ₂ / CH ₄ (менее примерно 40)» будут «указывать на то, что жизнь, вероятно, существует и активна». ^[159] Наблюдаемые соотношения в нижних слоях марсианской атмосферы были «примерно в 10 раз» выше, что свидетельствует о том, что биологические процессы не могут быть ответственны за наблюдаемый CH ₄ ». ^[159] Ученые предложили измеритьпотокиH ₂ и CH ₄ на поверхности Марса для более точной оценки. Другие ученые недавно сообщили о методах обнаружения водорода и метана во внеземных атмосферах . ^{[168] [169]}

Даже если миссии марсохода определят, что микроскопическая марсианская жизнь является сезонным источником метана, формы жизни, вероятно, обитают далеко под поверхностью, вне досягаемости марсохода. ^[170]

Формальдегид [ править ]

В феврале 2005 года было объявлено , что Планетарный Фурье - спектрометр (PFS) на Европейское космическое агентство «s Mars Express Orbiter были обнаружены следы формальдегида в атмосфере Марса . Витторио Формизано, директор PFS, предположил, что формальдегид может быть побочным продуктом окисления метана и, по его словам, будет свидетельством того, что Марс либо чрезвычайно геологически активен, либо является местом обитания колоний микробов. ^{[171] [172]} Ученые НАСА считают, что предварительные результаты заслуживают дальнейшего изучения, но также отвергли утверждения о существовании жизни. ^{[173] [174]}

Биологические эксперименты с посадочным модулем "Викинг" [ править ]

В рамках программы «Викинг» 1970-х годов на поверхность Марса были помещены два идентичных посадочных модуля, которым было поручено искать биосигнатуры микробной жизни на поверхности. Из четырех экспериментов, проведенных каждым спускаемым аппаратом Viking, только эксперимент «Меченое высвобождение» (LR) дал положительный результат для метаболизма , в то время как другие три не обнаружили органических соединений . LR был специфическим экспериментом, предназначенным для проверки только узко определенного критического аспекта теории, касающейся возможности жизни на Марсе; поэтому общие результаты были объявлены неубедительными. ^[22] Ни одна миссия посадочного модуля на Марс не обнаружила значимых следов биомолекул или биосигнатур.. Утверждение о существовании микробной жизни на Марсе основано на старых данных, собранных десантниками «Викинг», которые в настоящее время интерпретируются как достаточное свидетельство существования жизни, главным образом Гилбертом Левином , ^{[175] [176]} Джозефом Д. Миллером, ^[177] Наварро, ^{[178] ]} Giorgio Bianciardi и Патрисия Энн Straat , ^[179] , что эксперименты Викинг LR обнаружено дошедших до нас микробную жизнь на Марсе.

Оценки, опубликованные в декабре 2010 года Рафаэлем Наварро-Гонсалесом ^{[180] [181] [182] [183],} указывают на то, что органические соединения «могли присутствовать» в почве, проанализированной как Viking 1, так и 2. Исследование показало, что перхлораты были обнаружены. в 2008 году спускаемый аппарат "Феникс" ^{[184] [185] -} может разрушать органические соединения при нагревании и производить хлорметан и дихлорметан в качестве побочных продуктов, идентичные соединения хлора, обнаруженные обоими посадочными модулями Viking, когда они проводили те же испытания на Марсе. Поскольку перхлорат разрушил бы любую марсианскую органику, вопрос о том, обнаружил ли Викинг органические соединения, все еще широко открыт.^{[186] [187]}

Свидетельства о маркированном выпуске изначально не были общепринятыми, и до сих пор не имеют единого мнения в научном сообществе. ^[188]

Отбор проб донных отложений марсохода Curiosity [ править ]

В июне 2018 года НАСА сообщило, что марсоход Curiosity обнаружил доказательства наличия сложных органических соединений в аргиллитовых породах возрастом примерно 3,5 миллиарда лет, взятых из двух разных участков в высохшем озере на холмах Парамп в кратере Гейла . Скальные образцы, когда пиролиз с помощью Curiosity ' ы анализа проб на Марсе инструменте, выпущенный массив органических молекул; к ним относятся серосодержащие тиофены , ароматические соединения, такие как бензол и толуол , и алифатические соединения, такие какпропан и бутен . Концентрация органических соединений в 100 раз превышает предыдущие измерения. Авторы предполагают, что присутствие серы могло помочь их сохранить. Эти продукты напоминают продукты, полученные при расщеплении керогена , предшественника нефти и природного газа на Земле. НАСА заявило, что эти результаты не являются доказательством существования жизни на планете, но присутствуют органические соединения, необходимые для поддержания микроскопической жизни, и могут быть более глубокие источники органических соединений на планете. ^{[189] [48] [149] [150] [151] [46] [15]}

Метеориты [ править ]

По состоянию на 2018 год известно 224 марсианских метеорита (некоторые из которых были найдены в нескольких фрагментах). ^[190] Они ценны, потому что это единственные физические образцы Марса, доступные для наземных лабораторий. Некоторые исследователи утверждают , что микроскопические морфологические признаки , найденные в ALH84001 являются биоморфами , однако эта интерпретация была весьма противоречивой и не поддерживаются большинство исследователей в этой области. ^[191]

Было установлено семь критериев для распознавания прошлой жизни в земных геологических образцах. Эти критерии: ^[191]

1. Совместим ли геологический контекст образца с прошлой жизнью?
2. Совместимы ли возраст образца и его стратиграфическое расположение с возможной жизнью?
3. Содержит ли образец свидетельства клеточной морфологии и колоний?
4. Есть ли какие-либо доказательства химического или минерального нарушения равновесия биоминералов?
5. Есть ли какие-либо свидетельства наличия стабильных изотопов, уникальных для биологии?
6. Присутствуют ли какие-либо органические биомаркеры?
7. Являются ли особенности образцом?

Для всеобщего признания прошлой жизни в геологическом образце необходимо выполнить большинство или все из этих критериев. Ни один из марсианских образцов еще не соблюдал все семь критериев. ^[191]

ALH84001 [ править ]

В 1996 году марсианский метеорит ALH84001 , образец, который намного старше, чем большинство марсианских метеоритов, которые были обнаружены к настоящему времени, привлек значительное внимание, когда группа ученых НАСА во главе с Дэвидом С. Маккеемсообщили о микроскопических особенностях и геохимических аномалиях, которые, по их мнению, лучше всего объяснялись скалой, в которой в далеком прошлом обитали марсианские бактерии. Некоторые из этих черт напоминали земные бактерии, за исключением того, что они были намного меньше любых известных форм жизни. По этому поводу возникло много споров, и в конечном итоге все доказательства, которые команда Маккея цитировала в качестве доказательства жизни, оказались объясненными небиологическими процессами. Хотя научное сообщество в значительной степени отвергло утверждение, что ALH 84001 содержит доказательства древней марсианской жизни, споры, связанные с этим, теперь рассматриваются как исторически значимый момент в развитии экзобиологии. ^{[192] [193]}

Нахла [ править ]

Метеорит Nakhla упал на Землю 28 июня 1911 года на местности Nakhla, Александрия , Египет. ^{[194] [195]}

В 1998 году группа из Космического центра имени Джонсона НАСА получила небольшой образец для анализа. Исследователи обнаружили предземные фазы водных изменений и объекты ^[196], размер и форма которых соответствовали окаменелым нанобактериям на Земле . Анализ с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС) изучил его высокомолекулярные полициклические ароматические углеводороды в 2000 году, и ученые НАСА пришли к выводу, что до 75% органических соединений в Накхле «не могут быть недавним загрязнением земли». ^{[191] [197]}

Это вызвало дополнительный интерес к этому метеориту, поэтому в 2006 году НАСА удалось получить дополнительный и более крупный образец из Лондонского музея естественной истории. На этом втором образце наблюдалось большое содержание дендритного углерода . Когда в 2006 году были опубликованы результаты и доказательства, некоторые независимые исследователи заявили, что углеродные отложения имеют биологическое происхождение. Было отмечено, что, поскольку углерод является четвертым по распространенности элементом во Вселенной , его любопытные закономерности не указывают на его биологическое происхождение и не предполагают его биологического происхождения. ^{[198] [199]}

Шерготти [ править ]

Шерготти , 4 кг Марсианский метеорит упал на Землю на Shergotty , Индия на 25 августа 1865 года, и был получен с помощью свидетелей практически сразу. ^[200] Он состоит в основном из пироксена и, как полагают, претерпевал предземные водные изменения в течение нескольких столетий. Некоторые детали в его интерьере предполагают остатки биопленки и связанных с ней микробных сообществ. ^[191]

Ямато 000593 [ править ]

Ямато 000593 - второй по величине метеорит с Марса, обнаруженный на Земле. Исследования показывают, что марсианский метеорит образовался около 1,3 миллиарда лет назад из потока лавы на Марсе . Воздействие произошло на Марсе около 12 миллионов лет назад и выбрасывается метеорит с поверхности Марса в космос . Метеорит упал на Землю в Антарктиде около 50 000 лет назад. Масса метеорита составляет 13,7 кг (30 фунтов) , и было установлено, содержит доказательство перенесенной воды движения. ^{[201] [202] [203]} На микроскопическом уровнеВ метеорите встречаются сферы , которые богаты углеродом по сравнению с окружающими областями, в которых таких сфер нет. По мнению ученых НАСА, богатые углеродом сферы могли образоваться в результате биотической активности . ^{[201] [202] [203]}

Ихнофоссильные структуры [ править ]

Взаимодействия организм-субстрат и их продукты являются важными биосигнатурами на Земле, поскольку они представляют собой прямые доказательства биологического поведения. ^[204] Именно извлечение окаменелых продуктов взаимодействия жизни и субстрата (ихнофоссилий) выявило биологическую активность в ранней истории жизни на Земле, например, протерозойские норы, архейские микроборы и строматолиты. ^{[205] [206] [207] [208] [209] [210] О} двух основных ихнофоссилоподобных структурах сообщалось с Марса, то есть о палочкообразных структурах с хребта Вера Рубин и микротоннелях от марсианских метеоритов.

Наблюдения на хребте Вера Рубин марсоходом Curiosity космической лаборатории показывают миллиметровые удлиненные структуры, сохранившиеся в осадочных породах, отложившихся во флювио-озерной среде в кратере Гейл. Морфометрические и топологические данные уникальны для палочкообразных структур среди марсианских геологических объектов и показывают, что ихнофоссилии являются одними из ближайших морфологических аналогов этих уникальных особенностей. ^[211] Тем не менее, имеющиеся данные не могут полностью опровергнуть две основные абиотические гипотезы, а именно: образование трещин в осадках и рост кристаллов эвапоритов как генетические процессы для структур.

Микротоннели были описаны от марсианских метеоритов. Они состоят из прямых или изогнутых микротоннелей, которые могут содержать области с повышенным содержанием углерода. Морфология изогнутых микротоннелей согласуется с биогенными следами на Земле, включая микробиоэрозионные следы, наблюдаемые в базальтовых стеклах. ^{[212] [213] [210]} Для подтверждения биогенности необходимы дальнейшие исследования.

Гейзеры [ править ]

Сезонное обледенение и размораживание южной ледяной шапки приводит к образованию паучьих радиальных каналов, вырезанных солнечным светом на льду толщиной 1 метр. Затем сублимированный CO ₂ - и, возможно, вода - увеличивают давление в их недрах, вызывая гейзерные извержения холодных жидкостей, часто смешанных с темным базальтовым песком или грязью. ^{[214] [215] [216] [217]} Этот процесс является быстрым, наблюдается в течение нескольких дней, недель или месяцев, скорость роста довольно необычна для геологии, особенно для Марса. ^[218]

Команда венгерских ученых предполагает, что наиболее заметные элементы гейзеров, темные пятна дюн и каналы пауков, могут быть колониями фотосинтезирующих марсианских микроорганизмов, которые зимуют под ледяной шапкой, и когда солнечный свет возвращается к полюсу ранней весной, свет проникает в лед, микроорганизмы фотосинтезируют и нагревают свое непосредственное окружение. Карман жидкой воды, которая обычно мгновенно испаряется в тонкой марсианской атмосфере, окружен льдом. По мере того как слой льда истончается, микроорганизмы становятся серыми. Когда слой полностью расплавится, микроорганизмы быстро высыхают и становятся черными, окруженными серым ореолом. ^{[219] [220] [221]}Венгерские ученые считают, что даже сложный процесс сублимации недостаточен для объяснения образования и эволюции темных пятен дюн в пространстве и времени. ^{[222] [223]} С момента их открытия писатель-фантаст Артур Кларк продвигал эти образования как заслуживающие изучения с астробиологической точки зрения. ^[224]

Многонациональная европейская команда предполагает, что если жидкая вода присутствует в каналах пауков во время их годового цикла размораживания, они могут обеспечить нишу, где определенные микроскопические формы жизни могли бы отступить и адаптироваться, будучи защищенными от солнечной радиации. ^[225] Британская группа ученых также рассматривает возможность того, что органическое вещество , микробы или даже простые растения могут сосуществовать с этими неорганическими образованиями, особенно если механизм включает жидкую воду и геотермальный источник энергии. ^[218] Они также отмечают, что большинство геологических структур можно объяснить, не прибегая к какой-либо гипотезе органической «жизни на Марсе». ^[218] Было предложено разработатьПосадочный модуль Mars Geyser Hopper для изучения гейзеров вблизи. ^[226]

Прямое заражение [ править ]

Планетарная защита Марса направлена ​​на предотвращение биологического заражения планеты. ^[227] Основная цель - сохранить мировой рекорд природных процессов путем предотвращения антропогенного внедрения микробов, также называемого прямым заражением . Существует множество свидетельств того, что может произойти, когда организмы из регионов Земли, которые были изолированы друг от друга в течение значительных периодов времени, попадают в окружающую среду друг друга. Виды, которые ограничены одной средой, могут процветать - часто неконтролируемо - в другой среде, в значительной степени в ущерб существующим исходным видам. В некотором смысле эта проблема могла бы усугубиться, если бы формы жизни с одной планеты были введены в совершенно чужеродную экологию другого мира.^[228]

Основная проблема загрязнения Марса аппаратными средствами связана с неполной стерилизацией космического корабля некоторых выносливых земных бактерий ( экстремофилов ), несмотря на все усилия. ^{[26] [229]} Аппаратные средства включают посадочные модули, разбившиеся зонды, утилизацию оборудования в конце миссии и системы жесткой посадки, входа, спуска и посадки. Это побудило к исследованиям выживаемости радиационно-устойчивых микроорганизмов, включая виды Deinococcus radiodurans и роды Brevundimonas , Rhodococcus и Pseudomonas, в смоделированных марсианских условиях. ^[230]Результаты одного из этих экспериментальных экспериментов по облучению в сочетании с предыдущим моделированием излучения показывают, что Brevundimonas sp. MV.7, размещенный на глубине всего 30 см в марсианской пыли, может пережить космическое излучение до 100 000 лет, прежде чем его население сократится на 10⁶. ^[230] Суточные марсианские циклы температуры и относительной влажности очень сильно повлияли на жизнеспособность клеток Deinococcus radiodurans . ^[231] В других моделях Deinococcus radiodurans также не могли расти при низком атмосферном давлении, при 0 ° C или в отсутствие кислорода. ^[232]

Выживание в смоделированных марсианских условиях [ править ]

С 1950-х годов исследователи использовали контейнеры, имитирующие условия окружающей среды на Марсе, для определения жизнеспособности различных форм жизни на Марсе. Такие устройства, называемые « кувшинами Марса » или «камерами моделирования Марса», были впервые описаны и использованы в исследованиях ВВС США в 1950-х годах Хубертусом Стругхольдом и популяризированы в гражданских исследованиях Джошуа Ледербергом и Карлом Саганом . ^[233]

26 апреля 2012 года , ученые сообщили , что экстремофилов лишайников выжили и показали замечательные результаты по адаптации мощности в фотосинтетической деятельности в рамках моделирования времени 34 дней в марсианских условиях в лаборатории Mars Simulation (MSL) , поддерживаемой Германского аэрокосмического центра (DLR ). ^{[234] [235] [236] [237] [238] [239]} Способность выживать в окружающей среде - это не то же самое, что способность процветать, воспроизводиться и развиваться в той же самой среде, что требует дальнейшего изучения. ^{[27] [26]}

Хотя многочисленные исследования указывают на устойчивость к некоторым условиям Марса, они делают это по отдельности, и ни одно из них не рассматривало полный спектр условий на поверхности Марса, включая температуру, давление, состав атмосферы, радиацию, влажность, окисляющий реголит и другие. одновременно и в сочетании. ^[240] Лабораторные симуляции показывают, что при сочетании нескольких летальных факторов выживаемость быстро падает. ^[27]

Соленость и температура воды [ править ]

Астробиологи, финансируемые НАСА, исследуют пределы микробной жизни в растворах с высокой концентрацией соли при низкой температуре. ^[241] Любой объем жидкой воды под полярными ледяными шапками или под землей, вероятно, находится под высоким гидростатическим давлением и имеет значительную концентрацию соли. Они знают, что место посадки спускаемого аппарата Phoenix было обнаружено в реголите, зацементированном водяным льдом и солями, а образцы почвы, вероятно, содержали сульфат магния, перхлорат магния, перхлорат натрия, перхлорат калия, хлорид натрия и карбонат кальция. ^{[241] [242] [243]} Земные бактерии, способные к росту и размножению в присутствии сильно засоленных растворов, называемые галофильными.или «любитель соли», были проверены на выживаемость с использованием солей, обычно обнаруживаемых на Марсе, и при понижении температуры. ^[241] Среди протестированных видов были Halomonas , Marinococcus , Nesterenkonia и Virgibacillus . ^[241] Лабораторное моделирование показывает, что всякий раз, когда сочетаются несколько факторов марсианской среды, выживаемость быстро падает, ^[27] однако галофильные бактерии выращивались в лаборатории в водных растворах, содержащих более 25% солей, обычных на Марсе, и начинались в В 2019 году эксперименты будут включать воздействие низкой температуры, солей и высокого давления. ^[241]

Миссии [ править ]

Марс-2 [ править ]

Марс-1 был первым космическим кораблем, запущенным к Марсу в 1962 году ^[244], но связь была потеряна на пути к Марсу. На Марсе-2 и Марсе-3 в 1971–1972 гг. Была получена информация о характере поверхностных пород и высотных профилях поверхностной плотности почвы, ее теплопроводности и тепловых аномалиях, обнаруженных на поверхности Марса. Программа обнаружила, что его северная полярная шапка имеет температуру ниже -110 ° C (-166 ° F) и что содержание водяного пара в атмосфере Марса в пять тысяч раз меньше, чем на Земле. Признаков жизни не обнаружено. ^[245]

Маринер 4 [ править ]

Зонд " Маринер-4" совершил первый успешный облет планеты Марс, вернув первые снимки поверхности Марса в 1965 году. На фотографиях был изображен засушливый Марс без рек, океанов и каких-либо признаков жизни. Кроме того, он показал, что поверхность (по крайней мере, те части, которые он сфотографировал) была покрыта кратерами, что указывает на отсутствие тектоники плит и какого-либо выветривания за последние 4 миллиарда лет. Зонд также обнаружил, что у Марса нет глобального магнитного поля, которое могло бы защитить планету от потенциально опасных для жизни космических лучей . Зонд смог рассчитать атмосферное давление.на планете должно быть около 0,6 кПа (по сравнению с 101,3 кПа на Земле), что означает, что жидкая вода не может существовать на поверхности планеты. ^[22] После Mariner 4 поиск жизни на Марсе сменился поиском живых организмов, подобных бактериям, а не многоклеточных организмов, поскольку окружающая среда была явно слишком суровой для них. ^{[22] [246] [247]}

Орбитальные аппараты " Викинг" [ править ]

Жидкая вода необходима для известной жизни и метаболизма , поэтому, если вода присутствовала на Марсе, шансы на то, что она поддерживала жизнь, могли быть определяющими. В Viking орбитальных аппараты нашли доказательство возможных долин рек во многих областях, эрозии и, в южном полушарии, разветвленные потоки. ^{[248] [249] [250]}

Биологические эксперименты викингов [ править ]

Основная задача зондов "Викинг " середины 1970-х годов заключалась в проведении экспериментов, направленных на обнаружение микроорганизмов в марсианской почве, поскольку благоприятные условия для эволюции многоклеточных организмов на Марсе прекратились около четырех миллиардов лет назад. ^[251] Тесты были составлены для поиска микробной жизни, подобной той, что есть на Земле. Из четырех экспериментов только эксперимент с маркированным высвобождением (LR) дал положительный результат, ^{[ сомнительно - обсудить ],} показывая увеличение производства ¹⁴ CO ₂ при первом контакте почвы с водой и питательными веществами. Все ученые согласны с двумя пунктами миссии «Викинг»: радиоактивной меткой ¹⁴ CO.₂ был разработан в эксперименте «Меченое высвобождение», и что ГХМС не обнаружила органических молекул. Существуют совершенно разные интерпретации того, что означают эти результаты: в учебнике астробиологии 2011 года отмечается, что GCMS была решающим фактором, из-за которого «для большинства ученых викингов окончательный вывод заключался в том, что миссии Viking не смогли обнаружить жизнь в марсианской почве. . " ^[252]

Гилберт Левин , один из разработчиков эксперимента с маркировкой высвобождения , считает, что его результаты являются окончательной диагностикой жизни на Марсе. ^[22] Интерпретация Левина оспаривается многими учеными. ^[253] В учебнике по астробиологии 2006 г. отмечалось, что «с нестерилизованными образцами Земли, однако, добавление большего количества питательных веществ после начальной инкубации привело бы к образованию еще большего количества радиоактивного газа, поскольку спящие бактерии начали действовать, чтобы потреблять новую дозу пищи. это не относится к марсианской почве; на Марсе вторая и третья инъекции питательных веществ не привели к дальнейшему выделению меченого газа ». ^[254] Другие ученые утверждают, что супероксидыв почве мог произвести этот эффект без присутствия жизни. ^[255] Практически все согласны с тем, что данные о маркированном выбросе отвергаются как свидетельство жизни, потому что газовый хроматограф и масс-спектрометр, предназначенные для идентификации естественного органического вещества , не обнаруживают органических молекул. ^[175] Совсем недавно высокие уровни органических химикатов , в частности хлорбензола , были обнаружены в порошке, высверленном из одной из скал, названных « Камберленд », проанализированной марсоходом Curiosity . ^{[256] [257]}Результаты миссии "Викинг", касающиеся жизни, в целом экспертным сообществом считаются неубедительными. ^{[22] [255] [258]}

В 2007 году во время семинара геофизической лаборатории Института Карнеги (Вашингтон, округ Колумбия, США) расследование Гилберта Левина было оценено еще раз. ^[175] Левин по-прежнему утверждает, что его исходные данные были правильными, поскольку положительный и отрицательный контрольные эксперименты были в порядке. ^[179] Более того, 12 апреля 2012 года группа Левина сообщила о статистическом предположении, основанном на старых данных - математически переинтерпретированных с помощью кластерного анализа - экспериментов с маркированным высвобождением , которые могут свидетельствовать о «существующей микробной жизни на Марсе». ^{[179] [259]}Критики возражают, что эффективность этого метода для различения биологических и небиологических процессов на Земле еще не доказана, поэтому делать какие-либо выводы преждевременно. ^[260]

Группа исследователей из Национального автономного университета Мексики во главе с Рафаэлем Наварро-Гонсалесом пришла к выводу, что оборудование GCMS (TV-GC-MS), используемое программой Viking для поиска органических молекул, может быть недостаточно чувствительным для обнаружения низких уровней органических веществ. . ^[183] Клаус Биманн , главный исследователь эксперимента GCMS на Викинге, написал опровержение. ^[261] Из-за простоты работы с образцами ТВ-ГХ-МС по-прежнему считается стандартным методом обнаружения органических веществ в будущих марсианских миссиях, поэтому Наварро-Гонсалес предлагает, чтобы дизайн будущих органических инструментов для Марса должен включать другие методы обнаружения. . ^[183]

После открытия перхлоратов на Марсе посадочным модулем Phoenix практически та же команда из Наварро-Гонсалеса опубликовала статью, в которой утверждалось, что результаты GCMS Viking были скомпрометированы присутствием перхлоратов. ^[262] В учебнике по астробиологии 2011 года отмечается, что «хотя перхлорат является слишком плохим окислителем для воспроизведения результатов LR (в условиях этого эксперимента перхлорат не окисляет органические вещества), он окисляет и, таким образом, разрушает органические вещества при более высоких температурах. в эксперименте Viking GCMS ". ^[263] Биман также написал комментарий, критикующий эту статью Наварро-Гонсалеса, ^[264] на которую последний ответил; ^[265] биржа была опубликована в декабре 2011 года.

Посадочный модуль "Феникс", 2008 г. [ править ]

Миссия " Феникс" приземлила роботизированный космический корабль в полярной области Марса 25 мая 2008 г. и проработал до 10 ноября 2008 г. Одной из двух основных задач миссии был поиск "обитаемой зоны" в марсианском реголите, где обитает микробная жизнь. мог существовать, другой основной целью было изучение геологической истории воды на Марсе. У посадочного модуля есть 2,5-метровая роботизированная рука, способная рыть неглубокие траншеи в реголите. Был проведен электрохимический эксперимент, который проанализировал ионы в реголите, а также количество и тип антиоксидантов на Марсе. Данные программы Viking показывают, что окислители на Марсе могут варьироваться в зависимости от широты, при этом Viking 2увидел меньше окислителей, чем Viking 1 в более северном положении. Феникс приземлился еще севернее. ^[266] Предварительные данные Феникса показали, что почва Марса содержит перхлорат и, следовательно, может быть не так благоприятна для жизни, как считалось ранее. ^{[267] [268] [185]} Уровень pH и соленость считались благоприятными с точки зрения биологии. Анализаторы также указали на наличие связанной воды и CO ₂ . ^[269] Недавний анализ марсианского метеорита EETA79001 показал, что 0,6 ppm ClO ₄ ^- , 1,4 ppm ClO ₃ ^- и 16 ppm NO ₃ ^-, скорее всего, марсианского происхождения. ClO ₃ ^- предполагает наличие других сильно окисляющих оксихлоринов, таких как ClO ₂ ^- или ClO, образующихся как УФ-окислением Cl, так и рентгеновским радиолизом ClO ₄ ^- . Таким образом, выжить могут только сильно огнеупорные и / или хорошо защищенные (подповерхностные) органические вещества. ^[270] Кроме того, недавний анализ WCL Феникса показал, что Ca (ClO ₄ ) ₂ в почве Феникса не взаимодействовал с жидкой водой в любой форме, возможно, в течение 600 млн лет. Если бы это было так, хорошо растворимый Ca (ClO ₄ ) ₂ при контакте с жидкой водой образовал бы только CaSO _4.. Это говорит о сильно засушливой среде с минимальным взаимодействием жидкости с водой или без него. ^[271]

Марсианская научная лаборатория [ править ]

Миссия Марсианской научной лаборатории - это проект НАСА , запущенный 26 ноября 2011 года марсоходом Curiosity , роботизированным транспортным средством с ядерным двигателем, оснащенным инструментами, предназначенными для оценки прошлых и настоящих условий обитаемости на Марсе. ^{[272] [273]} Любопытство ровера посадку на Марс Aeolis Palus в Gale Crater , недалеко от Aeolis Монс (он же Mount Sharp), ^{[274] [275] [276] [277]} 6 августа 2012 года ^{[278] [ 279] [280]}

16 декабря 2014 года НАСА сообщило, что марсоход Curiosity обнаружил «десятикратный всплеск», вероятно локализованный, количества метана в марсианской атмосфере . Выборочные измерения, проведенные «дюжину раз в течение 20 месяцев», показали рост в конце 2013 и начале 2014 года, в среднем составляя «7 частей метана на миллиард в атмосфере». До и после этого значения в среднем составляли около одной десятой этого уровня. ^{[256] [257]} Кроме того, низкие уровни хлорбензола ( C
₆ЧАС
₅Cl ), были обнаружены в порохе, высверленном из одной из скал, названных « Камберленд », проанализированных марсоходом Curiosity. ^{[256] [257]}

Будущие астробиологические миссии [ править ]

• ExoMars - это программа создания нескольких космических аппаратов под руководством Европы, которая в настоящее время разрабатывается Европейским космическим агентством (ЕКА) и Российским федеральным космическим агентством для запуска в 2016 и 2020 годах. ^[282] Ее основная научная задача будет заключаться в поиске возможных биосигнатур на Марсе. , прошлое или настоящее. Ровер с колонковым бурением 2 м (6,6 футов) будет использоваться для образцов различных глубин под поверхностью воды , где жидкости может быть найдена и где микроорганизмы или органические биосигнатуры могут выжить космическую радиацию . ^[41]
• Mars 2020 - The Mars 2020 ровера является Марс планетарные марсохода миссии по НАСА , запущенные 30 июля 2020 г. Он предназначен для расследования astrobiologically соответствующей древней среды на Марсе, исследовать ее поверхностные геологические процессы и историю, в том числе оценки его прошлой обитаемости и возможность сохранения биосигнатур в доступных геологических материалах. ^[283]
• Миссия по возвращению пробы на Марс - лучший предлагаемый эксперимент по обнаружению жизни - это исследование на Земле пробы почвы с Марса. Однако трудность обеспечения и поддержания жизнеобеспечения в течение нескольких месяцев перехода с Марса на Землю еще предстоит решить. Обеспечение до сих пор неизвестных экологических и пищевых требований является сложной задачей, поэтому был сделан вывод, что «исследование органических соединений на основе углерода было бы одним из наиболее плодотворных подходов для поиска потенциальных признаков жизни в возвращенных образцах, в отличие от подходов, основанных на культуре». ^[284]

Колонизация Марса людьми [ править ]

Некоторые из основных причин колонизации Марса включают экономические интересы, долгосрочные научные исследования, которые лучше всего проводят люди, а не роботизированные зонды, и чистое любопытство. Состояние поверхности и наличие воды на Марсе делают его, пожалуй, самой гостеприимной планетой в Солнечной системе , кроме Земли. Колонизация Марса людьми потребует использования ресурсов на месте ( ISRU ); В отчете НАСА говорится, что «применимые передовые технологии включают робототехнику, машинный интеллект, нанотехнологии, синтетическую биологию, трехмерную печать / добавку.производство и автономия. Эти технологии в сочетании с огромными природными ресурсами должны позволить ISRU до и после прибытия человека значительно повысить надежность и безопасность и снизить стоимость колонизации Марса людьми » ^{[285] [286] [287]}

Интерактивная карта Марса [ править ]

Интерактивная карта изображения в глобальной топографии Марса . Наведите указатель мыши на изображение, чтобы увидеть названия более 60 известных географических объектов, и щелкните, чтобы связать их. Цвет базовой карты указывает относительные высоты на основе данных лазерного высотомера Mars Orbiter Laser Global Surveyor NASA . Белые и коричневые цвета указывают на самые высокие высоты (От +12 до +8 км ); затем следуют розовые и красные (От +8 до +3 км ); желтый это0 км ; зеленые и синие - более низкие высоты (до−8 км ). Оси - широта и долгота ; Отмечены полярные регионы .

(См. Также: карта марсоходов и карта памяти Марса ) ( просмотреть • обсудить )

См. Также [ править ]

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]