100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Под поверхностью Марса может находиться жизнь

Лучшее место для жизни на Марсе обнаружено в километре под поверхностью

ЕгорЕгор Морозов | 12 Ноября, 2020 — 16:38

Пару месяцев назад мы узнали, что на Венере может быть жизнь в облаках на высоте около 50 км над ее поверхностью. Неделю назад ученые обнаружили еще одну кольцевую ДНК-подобную молекулу на Титане, спутнике Сатурна. Теперь новая статья, опубликованная в журнале Nature Astronomy, показывает, что лучшее место для жизни на Марсе может находиться на глубине более километра под его поверхностью, где была обнаружена целая сеть подледниковых озер.

Марс не всегда был таким холодным и сухим, как сейчас. Есть множество признаков того, что вода текла по его поверхности в далеком прошлом, но на текущий момент едва ли мы найдем хоть какой-нибудь ручеёк на нем. Тем не менее, на Красной планете все еще осталось много воды, но практически вся она заморожена, поэтому от нее мало пользы для возможной жизни (но не для колонистов). Даже в местах, где полуденная температура поднимается выше нуля, признаки жидкой воды на поверхности удручающе редки. Это связано с тем, что атмосферное давление на Марсе слишком низко, чтобы вода могла устойчиво существовать там в жидком состоянии, поэтому при нагревании на Красной планете лед обычно сразу сублимируется, то есть превращается в пар минуя жидкую фазу.

Озера подо льдом

Согласно новому исследованию, самое благоприятное место для жидкой воды на Марсе находится под его обширной южной полярной ледяной шапкой. На Земле такие озера впервые обнаружили в Антарктиде в 1970-х годах, где сейчас их известно около 400 штук. Большинство из них были обнаружены с помощью радиоэхозондирования (по сути, радара) с борта исследовательских самолетов.

Часть сигнала отражается обратно от поверхности льда, однако если в его толще есть озеро, то также будет отраженный сигнал и от его дна. По разнице сигналов можно определить размеры озера и его глубину. Самое большое подледниковое озеро Антарктиды называется Восток, и его длина составляет 240 км, ширина 50 км и глубина — сотни метров, при этом оно расположено на 4 км ниже уровня поверхности.


Южный полюс Марса — область, богатая водяным льдом на поверхности.

Признаки подобных озер под южной полярной ледяной шапкой Марса были впервые обнаружены методом радиолокационного отражения в области Ultimi Scopuli на глубине 1.5 км ниже поверхности. Их фиксировал в период с мая 2012 года по декабрь 2015 года прибор под названием MARSIS (Марсианский усовершенствованный радар для зондирования недр и ионосферы), который находится на борту корабля Mars Express Европейского космического агентства, вращающегося вокруг планеты с 2003 года.

Читайте так же:
Как выращивают кофе в Доминикане

Новое исследование, опирающееся на данные MARSIS с использованием современных методов обработки сигналов, учитывающих как интенсивность, так и «резкость» отражений, продемонстрировало, что в ранее обнаруженной области действительно есть крупная полость с жидкостью. Это подледниковое озеро так и назвали — Ultimi Scopuli, и, кажется, поблизости от него, в области 250 на 300 км, охваченной исследованием, есть еще несколько более мелких озер. Авторы новой работы предполагают, что жидкость в этих озерах состоит из гиперсоленых растворов, в которых высокие концентрации солей растворены в воде.


Вот так выглядит область Ultimi Scopuli со спутника. Даже не скажешь, что под такой странной текстурой льда на глубине в 1.5 км есть жидкая вода.

Они отмечают, что соли кальция, магния, натрия и калия, как известно, повсеместно встречаются в марсианской почве, и именно растворенные соли могут помочь объяснить, как подледные озера на Марсе могут оставаться жидкими, несмотря на низкую температуру у основания ледяной шапки. Все дело в том, что различные соли в воде могут снижать значительно ниже нуля температуру замерзания воды — даже обычная поваренная соль позволит вам выиграть около 11 градусов. К тому же вес вышележащего льда будет обеспечивать давление, необходимое для поддержания воды в жидком состоянии и предотвращения сублимации.

Жизнь в подледниковых озерах?

В немногочисленных пробах воды из озера Восток российские ученые обнаружили несколько бактерий, одну из которых можно назвать «инопланетянкой» — ее ДНК совпадает с любыми другими организмами максимум на 86%. Это не удивительно с учетом того, что жизнь в этом озере была как минимум на полмиллиона лет отрезана от поверхности, к тому же это говорит о том, что даже в таких суровых условиях, с давлением в несколько сотен атмосфер при отрицательной температуре, могут существовать и развиваться живые организмы.


Озеро Восток.

Это дает надежду, что во внутренних океанах ледяных спутников, таких как луна Юпитера — Европа и луна Сатурна — Энцелад, также может существовать жизнь. Теперь сюда прибавляются и подповерхностные озера Марса. Однако тут не все так просто: хотя гиперсоленая вода дала бы микробам место для жизни под южной полярной шапкой Красной планеты, без какого-либо источника энергии (или пищи) они не смогли бы выжить.

Химические реакции между водой и различными минералами на дне могут высвободить некоторую энергию, но, вероятно, ее недостаточно. Могут помочь гидротермальные источники, рядом с которыми в океанах Земли существуют целые оазисы жизни, но, насколько мы знаем, Марс слабо активен в вулканическом плане.

Читайте так же:
Как пьют дельфины, киты и косатки? Описание, фото и видео

Поэтому, хотя новое открытие делает Красную планету еще более интересной для изучения, чем раньше, оно слабо повышает ее рейтинг в списке тел Солнечной системы, где с наибольшей вероятностью может быть жизнь. Тем не менее, соленая вода может действовать как хранилище, потенциально помогая нам в будущем обнаруживать вымершие микроорганизмы, которые могли некогда существовать на Марсе.

Жизнь на Марсе может скрываться глубоко под поверхностью

Моделирование, проведенное командой американских планетологов, показало, что радиоактивный распад элементов, таких как уран, торий и калий в недрах раннего Марса производил достаточно тепла для таяния нижний слоев ледяных щитов, тем самым формируя благоприятные для развития жизни грунтовые воды. При этом данный процесс мог протекать, даже если планета была в те времена холодной и засушливой. Выводы ученых представлены в журнале Science Advances.

«На глубине в несколько километров жизнь могла поддерживаться гидротермальной активностью и реакциями в воде, заключенной в породах. Возможно, недра Марса представляют собой самую долгосрочную обитаемую среду на планете», – рассказывает Луджендра Оджха, ведущий автор исследования из Рутгерского университета (США).

Озеро на Марсе в представлении художника. Credit: Natgeotv

Наше Солнце – это огромный термоядерный реактор, который генерирует энергию, превращая водород в гелий. Около 4 миллиардов лет назад оно было примерно на 30% слабее, чем сегодня, поэтому климат раннего Марса должен был быть холодным. Однако Красная планета имеет множество геологических индикаторов, таких как русла древних рек, и химических индикаторов, например, минералов, связанных с водой, которые предполагают, что от 4,1 до 3,7 миллиарда лет назад на ней было тепло, а реки и моря покрывали поверхность. Это очевидное противоречие между геологической летописью и климатическими моделями и есть «парадокс слабого молодого Солнца».

«Даже если при компьютерном моделировании мы насыщаем атмосферу молодого Марса парниковыми газами, они не показывают его теплым и богатым водой в долгосрочной перспективе. Однако, если бы в недрах планеты в то время был сильный геотермальный нагрев, то парадокс слабого молодого Солнца можно примирить, по крайней мере, частично», – пояснил Луджендра Оджха.

Облака, заснятые марсоходом «Opportunity» в 2006 году. Credit: NASA

На каменистых планетах, таких как Марс, Земля, Венера и Меркурий, выделяющие тепло элементы генерируют его в результате радиоактивного распада. В таком сценарии жидкая вода может образовываться в результате таяния низлежащих пластов толстых ледяных щитов, даже если Солнце было слабее, чем сегодня.

Читайте так же:
Как формируется погода и как ее предсказывают? Коротко, описание, фото и видео

На Земле, например, геотермальный нагрев образует подледниковые озера в районах ледяного покрова Западной Антарктики, Гренландии и Канадского Арктического архипелага. Вероятно, подобное таяние может помочь объяснить присутствие жидкой воды на холодном, замерзающем Марсе 4 миллиарда лет назад.

Ледяной покров острова Девон. Ландшафт древнего Марса мог выглядеть также. Credit: Anna Grau Galofre

Чтобы это проверить, планетологи проанализировали различные наборы данных о Марсе, пытаясь выяснить, был ли ему свойственен аналогичный нагрев в те далекие времена. Оказалось, условия необходимые для него были повсеместно. Кроме этого ученые пришли к выводу, что каким бы ни был марсианский климат в то время, глубокая подповерхностная область планеты была наиболее пригодной для жизни.

«Жизнь могла существовать глубоко под поверхностью Марса, поддерживаясь за счет грунтовых вод, даже когда планета потеряла магнитное поле, ее атмосфера истончилась, глобальные температуры упали, а поверхность стала враждебной», – заключили авторы исследования.

Если на Марсе есть жизнь, то она может быть только под поверхностью

Анализ нескольких марсианских метеоритов предполагает, что недра Марса могут быть хорошим местом для поиска возможной текущей жизни на планете. Когда будет проводиться бурение? Подробности исследования опубликованы в журнале » Астробиология «.

На Земле подавляющее большинство живых существ нуждается в солнечном свете для развития и эволюции, но в глубинах существуют организмы, способные обойтись без него. Чтобы выжить, эти существа полагаются на побочные продукты химических реакций, возникающих при контакте горных пород с водой.

Одной из таких реакций является радиолиз. Это происходит, когда радиоактивные элементы в скалах вступают в реакцию с водой, застрявшей в их порах. Молекулы воды затем разбиваются на составляющие их элементы, а именно водород и кислород. Высвобожденный водород в конечном итоге растворяется в оставшихся грунтовых водах, в то время как такие минералы, как пирит, поглощают кислород, образуя сульфатные минералы.

Микробы могут поглощать растворенный водород в качестве топлива и использовать кислород, хранящийся в сульфатах, для «сжигания» этого топлива. Например, на дне канадской шахты Кидд-Крик некоторые из этих существ были обнаружены более чем на 1,5 км под землей в воде, которая не видела дневного света уже более миллиарда лет.

В рамках своей докторской диссертации Джесси Тарнас и его команда из Университета Брауна стремились лучше понять эти подземные системы с целью выяснить, могут ли подобные места обитания быть обнаружены на Марсе.

Читайте так же:
Что полезно пить? (видео)

В своей работе исследователи опирались на данные о составе нескольких марсианских метеоритов, представляющих различные части земной коры. Анализ этих метеоритов показал, что если бы они находились в постоянном контакте с водой, эти породы действительно могли бы производить химическую энергию, необходимую для поддержания микробных сообществ, подобных тем, которые выживают в неосвещенных глубинах Земли.

Согласно этой работе, «ингредиенты», необходимые для развития жизни, особенно много в проломах горных пород возрастом более 3,6 миллиарда лет. Помните, что в отличие от Земли, Марс не подвержен тектонике плит, которая постоянно перерабатывает породы земной коры (те, которые образуют кору). Поэтому эти участки земли, какими бы старыми они ни были, вероятно, все еще остаются в значительной степени нетронутыми.

Фотография сделана Perseverance 22 апреля 2021 года (57-й сол). Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех.

Поскольку эти метеориты, изученные здесь, являются репрезентативными для обширных участков марсианской коры, результаты показывают, что большая часть недр Марса может быть обитаемой.

«Важное значение здесь для науки о подземных исследованиях заключается в том, что где бы на Марсе ни были подземные воды, там высока вероятность того, что у вас будет достаточно химической энергии для поддержания микробной жизни под землей«, — резюмирует Джесси. «Мы не знаем, развивалась ли когда-либо жизнь под поверхностью Марса, но если это так, мы полагаем, что энергии достаточно, чтобы поддерживать ее до сегодняшнего дня«.

По мнению исследователей, эта новая работа говорит в пользу программы буровых работ, направленной на поиск признаков жизни в марсианских подповерхностных слоях. Мы знаем, что когда-то на планете были грунтовые воды. Если уж на то пошло, может быть еще есть. В июле 2018 года группа астрономов объявила о возможном наличии озера шириной около 20 км, расположенного на глубине 1,5 км под марсианскими льдами.

В древности под поверхностью Марса были подходящие условия для жизни

В древности на Марсе было достаточно химической энергии, чтобы под поверхностью планеты могла развиваться жизнь, хотя бы в виде микробов. Такую гипотезу выдвинули ученые из Университета Брауна (США).

«На основании базовых физических и химических расчетов мы показали, что под поверхностью древнего Марса было достаточно растворенного водорода для глобальной подповерхностной биосферы, — считает Джесси Тарнас, ведущий автор исследования. — Условия в этой обитаемой зоне аналогичны местам существования подземной жизни на Земле».

Такие места на Земле называются подповерхностной литотрофной микробной экосистемой (ПЛиМЭ). В отсутствие солнечного света подземные микробы получают энергию, отделяя молекулы от электронов. Для этого отлично подходит водород, пишет Phys.org.

Читайте так же:
Как развивалась история троллейбуса

По оценкам ученых, концентрации этого газа в коре около четырех миллиардов лет назад приблизительно равнялось уровню концентрации водорода на Земле сейчас.

После того как несколько десятков лет назад на Марсе были обнаружены древние высохшие реки и озера, ученые обсуждают возможность существования на Красной планете жизни. Современные климатические модели указывают на то, что температура несколько миллиардов лет назад редко поднималась выше нуля, то есть ранний период существования рек и озер был мимолетным. Это не лучший сценарий для сохранения жизни на поверхности, поэтому многие ученые выдвинули предположение о том, что, возможно, под поверхностью планеты у марсианской жизни было больше шансов.

Вопрос заключался в том, какова была природа этой жизни и откуда бралась энергия? Поскольку на Земле подобные условия существуют благодаря радиолизу, исследователи решили изучить проблему с этой стороны. Они взглянули на данные гамма-спектрометра на борту орбитального аппарата NASA «Марс Одиссей», и отметили избыток радиоактивного тория и калия в марсианской коре. На этом основании они смогли сделать вывод о наличии третьего радиоактивного элемента — урана.

Следующий шаг состоял в том, чтобы установить объемы воды, на которую воздействовала радиация. Геологические данные указывают, что в пористых скалах Марса могло содержаться достаточно грунтовых вод. Взяв за основу данные о плотности коры планеты, ученые грубо прикинули, сколько ее могло бы там быть.

Наконец, при помощи геотермальных и климатических моделей они определили, где вероятнее всего могла существовать жизнь под поверхностью Марса. Там должно было быть не слишком холодно, чтобы вода не замерзала, но и не слишком жарко, как у раскаленного ядра планеты.

Ученые не утверждают, что жизнь непременно существовала на Марсе в то время, но указывают на то, что если она там действительно зародилась, то у нее было достаточно ингредиентов, чтобы развиваться в течение сотен миллионов лет. Кроме того, их работа может подсказать, где именно стоит искать следы марсианской жизни.

«Один из самых интересных вариантов для исследования Марса — поиск блоков мегабактерий: кусков камня, поднявшегося на поверхность в результате удара метеорита, — говорит Тарнас. — Многие из них из обитаемой зоны и теперь находятся на поверхности по большей части в прежнем состоянии».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию