Автор фото, Nasa/JPL-Caltech
Чтобы представить жизнь, что могла сохраниться глубоко под поверхностью Марса, стоит взглянуть на некоторые из самых глубоких и древних форм живых организмов на нашей собственной планете. Марс – не просто красная планета, это еще и влажная планета. 12 августа американские исследователи сообщили, что глубоко в скалистой коре Марса скрыты большие объемы воды в жидком состоянии.
Такие данные передал аппарат NASA Mars Insight Lander, который за четыре года зафиксировал более 1300 землетрясений на поверхности планеты.
Исследователи во главе с геофизиком Калифорнийского университета Вашаном Райтом изучили сейсмические волны, достигшие посадочного модуля, и пришли к выводу, что они прошли сквозь слои влажных пород.
Хотя поверхность Марса является пустыней, данные Райта свидетельствуют о том, что на глубине от 11,5 до 20 км есть значительные объемы воды.
«Если они не ошиблись, — говорит Карен Ллойд, микробиолог из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, — это кардинально меняет ситуацию».
Подземные воды на Марсе открывают возможность подземной жизни на этой планете.
Несколько последних десятилетий обнаружили, что глубоко внутри Земли скрыта огромная биосфера. Теперь выглядит так, что тоже может быть и на Марсе.
Марсианская жизнь, если она существует, вполне может быть подземной.
Глубинная биосфера
Более 30 лет биологи собирали доказательства того, что глубоко под землей существует жизнь.
Исследователи бурили вглубь морского дна и континентов, находя жизнь в осадочных отложениях и даже слоях и кристаллах твердых пород.
Большинство этих обитателей тьмы являются одноклеточными микроорганизмами, такими как бактерии и археи. Эти две огромные группы являются самыми древними известными формами жизни на Земле: они существовали более трех миллиардов лет назад — задолго до животных и растений.
В течение последних 20 лет ученые также выяснили, что глубинная биосфера разнообразна.
«На самом деле глубоко под землей живет достаточно много разных типов организмов», — говорит Кара Магнабоско, геобиолог из Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
Бактерии делятся на большие группы, которые называют типами. Ученым пока удалось идентифицировать лишь несколько десятков типов из примерно 1300.
«Практически все эти типы можно найти под землей», — говорит Магнабоско.
Автор фото, Nasa
Бактерии, живущие глубоко под землей, не могут получать энергию от поверхности солнечного света, как это делают фотосинтезировочные.
«Важно отметить, что они вообще не зависят от Солнца», — говорит Ллойд.
Они также не получают питательных веществ сверху. Многие из этих глубинных экосистем «полностью оторваны от поверхности», говорит Магнабоско.
Вместо этого эти экосистемы основаны на хемосинтезе.
Микробы получают энергию из-за химических реакций, поглощая вещества из окружающих камней и воды.
Они могут, например, использовать в качестве исходного материала такие газы, как метан или сероводород.
«Под поверхностью происходит немало различных химических реакций, — говорит Ллойд. — Мы все время ищем новые реакции, поддерживающие жизнь».
Хемосинтетические микробы могут казаться чужеродными, ведь их мало когда можно встретить на солнечных участках поверхности. Они ограничены морскими глубинами и жестким подземным слоем.
Но это одни из самых древних организмов на Земле. Некоторые гипотезы о происхождении предполагают, что первая жизнь на Земле была именно хемосинтетической. Хотя под землей преимущественно обитают одноклеточные микробы, там есть и несколько редких животных.
В 2011 году исследователи обнаружили в шахтах Южной Африки в трещинах пород на глубине 1-3,6 км червей-нематод.
Вода в этих трещинах существовала по меньшей мере 3000 лет, а значит, нематоды могли жить там также тысячелетия.
Дальнейшие исследования 2015 года обнаружили плоских червей, коловраток и членистоногих в трещинах на глубине 1,4 км. Животные питались тонкой пленкой микробов на поверхности скалы. Глубокие подземные слои кажутся очень сложным местом для жизни. Впрочем, есть много горных пород, в которых микроорганизмы могут полностью преуспевать.
В 2018 году Магнабоско и ее коллеги попытались оценить объем биомассы, обитающей под континентами. Ученые объединили данные о количестве и разнообразии клеток, полученных с буровых площадок по всему миру.
Они подсчитали, что под континентами Земли живет от 2 до 6 × 10^29 клеток. Для сравнения, во Вселенной, которую мы можем наблюдать, всего около 10^24 звезд.
«Под нашими ногами огромное количество организмов», — говорит Магнабоско.
По ее словам, около 70% всех бактерий и архей на Земле обитают под землей.
Насколько глубоко простирается биосфера вглубь нашей планеты, пока неясно.
Вероятно, жизнь имеет верхний предел температуры, но мы не знаем, какая она.
На поверхности расплавленной лавы не может быть жизни, но некоторые микробы способны выдерживать удивительную жару: архей под названием Methanopyrus kandleri может выживать и размножаться при температуре 122°C.
Автор фото, Nasa/JPL-Caltech/University of Arizona
Граница подземной жизни, впрочем, может пролегать достаточно глубоко. Исследование образцов из грязевого вулкана 2017 показало, что живые организмы могут существовать на глубине 10 км под морским дном.
«Есть большие части недр преимущественно под нашими океанами, где на самом деле ничего не происходит миллионы лет», — говорит. Ллойд.
Из-за отсутствия питательных веществ и невозможности сбежать микробы в этих местах имеют очень мало пищи.
«Это означает, что у них просто нет энергии для создания новых клеток», говорит исследовательница. Поэтому они замедляют свой метаболизм и находятся в покое. «Вполне возможно, что одна клетка может жить тысячи лет или дольше». Именно такой тип жизни – основан на химических реакциях между камнями и водой, и, возможно, с чрезвычайно медленным метаболизмом – может скрываться глубоко под поверхностью Марса.
Марсианские микробы
Пока у нас нет прямых доказательств существования жизни на Марсе — несмотря на десятилетия беспилотных миссий на красную планету.
Ее поверхность сухая и холодная – в камеру марсохода еще никогда не попадал ни один живой организм.
Однако каньоны на поверхности Марса убедительно свидетельствуют о том, что миллиарды лет назад здесь была вода. Отчасти эта вода, вероятно, потерялась в космосе, но команда Райта уверена, что большая ее часть находится под землей.
«Мы знаем, что вода является необходимым условием жизни», — говорит Ллойд. Возможно, поверхность Марса раньше была пригодной для жизни, а теперь она осталась под поверхностью.
«Я всегда предполагала, что жизнь на Марсе где-то похоронена», — говорит ученая.
«Те же процессы, которые происходят в нашей земле, могут происходить и на Марсе», — говорит Магнабоско.
Автор фото, Getty Images
Самым убедительным доказательством жизни на красной планете являются шлейфы метана в марсианском воздухе, которые меняются в зависимости от сезона.
На Земле метан часто производят микроорганизмы, поэтому газ может быть отходами подземной жизни. Однако Ллойд призывает осторожничать. «Метан может появиться и по другим причинам».
Кроме того, существует много других препятствий для жизни под поверхностью Марса.
«Живые организмы нуждаются не только в воде, — говорит биология. — Им нужна энергия и среда обитания».
Мы еще не знаем, достаточно ли большие поры в марсианской породе для микробов. И каков химический состав глубинных пород, ведь они должны быть источником химической энергии.
Впрочем, самой загадкой остается вопрос, как вообще возникла жизнь.
Поскольку мы не знаем, как первые живые существа образовались из неодушевленного материала, мы не знаем, были ли такие условия на Марсе.
«Но если жизнь могла возникнуть на Марсе, — добавляет Ллойд, — у него есть очень хорошие шансы выжить до сих пор».
Если эта марсианская глубинная биосфера существует, как ее найти?
Очевидная идея состоит в том, чтобы пробурить поверхность Марса. Но бурить придется на глубину 10 км или больше – непростая задача даже на Земле.
Делать это на планете, где нет воздуха или проточной воды, гораздо сложнее.
Автор фото, Getty Images
Однако должна быть и другая возможность найти доказательства.
Запланированная миссия NASA Mars Sample Return привезет на Землю марсианские камни, и эти образцы могут содержать следы жизни.
«Нам нужно исследовать, откуда взялся метан», — говорит Ллойд. Пока мы этого не знаем.
«Если мы обнаружим, что метановые шлейфы происходят из водяных карманов», это станет доказательством существования жизни, говорит она.
Есть еще один способ.
Горячие источники на Земле выбрасывают воду из ее глубин на поверхность.
«На Марсе есть древние грязевые вулканы, — говорит Ллойд. — Вокруг них должны быть образцы породы, попавшие на поверхность. из-под земли».
Конечно, прежде чем мы получим окончательный ответ, могут пройти десятилетия.
Этот ответ может разочаровать. Марс гораздо менее тектонически и гидрологически активен, чем Земля, поэтому живых организмов на нем может быть либо крайне мало, либо их вообще там не существует.
«Мы можем искать уже давно не существующую жизнь, — говорит Ллойд. — В таком случае все, что мы можем найти, это окаменелости, а не живые организмы».
<"Однако и они, конечно, будут доказательством жизни на Марсе", – говорит ученая.
Майкл Маршалл — научный журналист-фрилансер, автор книги «Загадка бытия: гении и чудаки, ищущие происхождение жизни на Земле».
