Вчені вважають, що марсіанське життя може існувати під захисним льодом

Згідно з новими дослідженнями, умови, необхідні для фотосинтезу на Марсі, можуть існувати під поверхнею пилового льоду в середніх широтах Червоної планети.

Фотосинтез — це процес, за допомогою якого живі істоти, такі як рослини, водорості та ціанобактерії, створюють хімічну енергію. Для цього потрібні вода та світло, і він створює більшу частину кисню в атмосфері Землі. Нове дослідження показує, що досить товстий шар льоду на Марсі може відфільтрувати різке сонячне випромінювання, але також пропускати достатньо сонячного світла для фотосинтезу, створюючи так звані «випромінювальні зони життя».

Подібно до того, як для фотосинтезу потрібне правильне освітлення, ці результати потрібно розглядати в правильному світлі. Хоча вони не припускають, що життя зараз існує на Марсі або коли-небудь існувало в історії Червоної планети, результати все ж дають вченим, які беруть участь у цьому постійному пошуку, уявлення про те, де шукати.

«Ми не стверджуємо, що знайшли життя на Марсі, але натомість ми вважаємо, що запорошені марсіанські льоди в середніх широтах є найбільш легкодоступними місцями для пошуку марсіанського життя на сьогодні», — керівник дослідження Адітя Кхуллер, науковий співробітник NASA Jet. Про це Space.com повідомили в Лабораторії руху.

І Земля, і Марс знаходяться в так званій «зоні проживання» Сонця, області навколо зірки, в якій температура є достатньою для існування рідкої води на поверхні планети. З усім тим, хоча 71% поверхні Землі вкрито океанами з рідкою водою, Марс виглядає переважно сухим ландшафтом.

Спостереження з марсіанських місій, таких як марсоходи Curiosity та Perseverance, показали, що це не завжди так. Геологічні особливості, досліджені цими роботами, такі як дна сухих озер і притоки річок, вказують на те, що рідка вода протікала через краєвиди Червоної планети мільярди років тому. Крім того, місії, що літають над Марсом, такі як Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) NASA, виявили водяний лід на Марсі, часто в неочікуваних регіонах.

Вчені вважають, що Марс втратив свою рідку воду мільярди років тому, коли його магнітне поле розпорошилося (магнітосфера Землі все ще є сильною), а його атмосфера була в основному очищена. Це означало, що було небагато, щоб запобігти втраті води, що випаровується, у космос. Відсутність густої атмосфери також означає, що сучасний Марс бомбардується 
ультрафіолетовим випромінюванням Сонця, яке є смертельним для живих істот і руйнує складні молекули, необхідні для життя.

«На відміну від Землі, на Марсі відсутній захисний озоновий екран, тому на поверхні на 30% більше шкідливого ультрафіолетового випромінювання, ніж на нашій планеті», — сказав Хуллер. «Таким чином, на Марсі області, де може відбуватися фотосинтез, швидше за все, знаходяться в пиловому льоду, оскільки поверхневий пиловий лід блокує шкідливе ультрафіолетове випромінювання на поверхні Марса, а рідка вода дуже нестабільна на поверхні Марса через її сухість. атмосфера».

Використовуючи комп’ютерне моделювання, команда виявила, що пиловий марсіанський лід може танути зсередини, а лід, що покриває поверхню, захищає цю неглибоку підповерхневу рідку воду від випаровування в суху марсіанську атмосферу.

«Отже, два ключових інгредієнти для фотосинтезу можуть бути присутніми в запиленому марсіанському льоду в середніх широтах», – додав Хуллер. «Для фотосинтезу необхідна достатня кількість сонячного світла, а також рідкої води. Два попередні незалежні моделювання щільного марсіанського снігу показали, що сьогодні в середніх широтах Марса може відбуватися танення під поверхнею, якщо присутні невеликі кількості пилу (менше 1%) в снігу.

«Виявлення пилового льоду, відкритого всередині похованих пилових снігових покривів, пов’язаних з марсіанськими ярами  кілька років тому, існує механізм, за допомогою якого він тане під поверхнею, утворюючи неглибоку підземну рідку воду».

Хуллер пояснив, що команда виявила, що для відкритого пилового льоду верхній лід може блокувати шкідливе ультрафіолетове випромінювання на поверхні Марса. Цей лід також дозволяє достатній кількості сонячного випромінювання проникати під поверхню льоду для фотосинтезу. 

Глибини, на яких існують радіаційні населені зони, залежать від кількості пилу в льоду. Моделювання команди показало, що дуже пиловий лід блокує занадто багато сонячного світла. Однак лід із вмістом пилу від 0,01% до 0,1% дозволить існувати радіаційній зоні на глибині від 2 до 15 дюймів (від 5 до 38 сантиметрів). Менш «забруднений» лід дозволив би існувати глибшу та ширшу радіаційну зону на глибині від 7 до 10 футів (2,2-3,1 метра).

Команда вважає, що полярні регіони Марса, де знаходиться більшість його льоду, були б занадто холодними для існування цих радіаційних населених зон через відсутність підповерхневого танення. Таке танення, швидше за все, відбудеться в районах середніх широт Червоної планети.

Теорія команди має певну підтримку у вигляді даних спостережень, отриманих не з Марса, а з нашої планети. 

«Я був здивований, дізнавшись, що існують потенційно подібні аналоги життя в льоду на Землі, який містить пил і осад», — додав Хуллер. «Вони називаються «кріоконітовими дірками» і утворюються, коли пил і осад на поверхні льоду тануть у лід, тому що вони темніші за лід».

Кожного літа, продовжив дослідник, навколо темного пилу всередині льоду утворюється рідка вода через нагрівання від сонячного світла, навіть якщо лід над ним замерз, як кришка. Це відбувається тому, що лід напівпрозорий, що дозволяє сонячному світлу проникати під поверхню. 

«Люди знайшли мікроорганізми, які живуть у цих неглибоких підземних середовищах існування на Землі», — сказав Хуллер. «Мікроорганізми зазвичай перебувають у стані спокою взимку, коли сонячного світла недостатньо для утворення рідкої води в пиловому льоду».

Звичайно, все це не означає, що фотосинтетичне життя існує на Марсі або коли-небудь існувало. Але це інтригує і може стимулювати подальше дослідження можливого існування підповерхневих радіаційних населених зон на Червоній планеті.

«Я працюю з командою вчених, щоб розробити покращене моделювання того, чи може, де і коли сьогодні на Марсі може танути пиловий лід», — підсумував Хуллер. «Крім того, ми відтворюємо деякі з цих сценаріїв курного льоду в лабораторних умовах, щоб вивчити їх більш детально».

Дослідження команди було опубліковано сьогодні (17 жовтня) в журналі Nature Communications Earth & Environment.