Гипсовые отложения, образовавшиеся на Марсе, могут скрывать свидетельства прошлой жизни на планете — микробов, похожих на первую жизнь, которая образовалась на Земле четыре миллиарда лет назад. Но чтобы проверить эту гипотезу, нам нужны правильные инструменты. Ученые успешно испытали миниатюрный лазерный масс-спектрометр, который можно взять в космос, и обнаружили следы микробных окаменелостей в гипсовых отложениях на Земле, которые образовались при схожих обстоятельствах с сульфатными отложениями на Марсе. Они надеются, что этот инструмент вскоре будет развернут для поиска древней жизни на Марсе.
Первая жизнь на Земле сформировалась четыре миллиарда лет назад в виде микробов, живущих в бассейнах и морях: что, если то же самое произошло на Марсе? Если бы это произошло, как бы мы это доказали? Ученые, надеющиеся обнаружить ископаемые свидетельства древней марсианской микробной жизни, теперь нашли способ проверить свою гипотезу, доказав, что они могут обнаружить окаменелости микробов в образцах гипса, которые являются близкой аналогией сульфатных пород на Марсе.
«Наши результаты дают методологическую основу для обнаружения биосигнатур в сульфатных минералах Марса, что может стать руководством для будущих миссий по исследованию Марса», — сказал Юсеф Селлам, аспирант Физического института Бернского университета и первый автор статьи в Frontiers in Astronomy and Space Sciences. «Наш лазерный абляционный ионизационный масс-спектрометр, прототип космического прибора, может эффективно обнаруживать биосигнатуры в сульфатных минералах. Эта технология может быть интегрирована в будущие марсоходы или посадочные модули для анализа на месте».
Миллиарды лет назад вода на Марсе высохла. Гипс и другие сульфаты образовались, когда испарялись бассейны, оставляя после себя минералы, которые выпадали из воды в осадок – и потенциально окаменевали любую оставшуюся органическую жизнь. Это означает, что если там жили микробы, такие как бактерии, следы их присутствия могли сохраниться в виде окаменелостей.
«Гипс широко обнаружен на поверхности Марса и известен своим исключительным потенциалом окаменения», — пояснил Селлам. «Он быстро формируется, захватывая микроорганизмы до того, как произойдет разложение, и сохраняет биологические структуры и химические биосигнатуры».
Но чтобы идентифицировать эти микробные окаменелости, нам сначала нужно доказать, что мы можем идентифицировать похожие окаменелости в местах, где, как нам известно, существовали такие микробы, например, в средиземноморских гипсовых образованиях, образовавшихся во время мессинского кризиса солености.
«Мессинский кризис солености произошел, когда Средиземное море было отрезано от Атлантического океана», — сказал Селлам. «Это привело к быстрому испарению, в результате чего море стало гиперсоленым и отложило толстые слои эвапоритов, включая гипс. Эти отложения представляют собой отличный земной аналог марсианских сульфатных отложений».
Ученые выбрали инструмент, который можно использовать в космическом полете: миниатюрный лазерный масс-спектрометр, который может анализировать химический состав образца с точностью до микрометра. Они взяли образец гипса из карьера Сиди Бутбал, Алжир, и проанализировали его с помощью масс-спектрометра и оптического микроскопа, руководствуясь критериями, которые могут помочь отличить потенциальные микробные окаменелости от природных скальных образований. К ним относятся морфология, которая является неправильной, извилистой и потенциально полой, а также наличие химических элементов, необходимых для жизни, углеродистый материал и минералы, такие как глина или доломит, на которые может влиять присутствие бактерий.
Ученые обнаружили длинные, извилистые ископаемые нити в алжирском гипсе, которые ранее интерпретировались как бентосные водоросли или цианобактерии, а теперь считаются сероокисляющими бактериями, такими как Beggiatoa . Они были зарыты в гипс и окружены доломитом, глинистыми минералами и пиритом. Присутствие этих минералов свидетельствует о наличии органической жизни, поскольку прокариоты — клетки без ядра — поставляют элементы, необходимые глине для образования. Они также способствуют образованию доломита в кислой среде, такой как Марс, увеличивая щелочность вокруг себя и концентрируя ионы в оболочках своих клеток. Для образования доломита в гипсе без присутствия органической жизни потребовались бы высокие температуры и давления, которые обезвоживали бы гипс, и которые не согласуются с нашими знаниями о марсианской среде.
Если масс-спектрометры обнаружат присутствие глины и доломита в марсианском гипсе в дополнение к другим биосигнатурам, это может быть ключевым сигналом окаменелой жизни, который можно будет подкрепить анализом других присутствующих химических минералов и поиском похожих органически образованных нитей. «Хотя наши выводы убедительно подтверждают биогенность ископаемой нити в гипсе, различение настоящих биосигнатур от абиотических минеральных образований остается сложной задачей», — предупредил Селлам. «Дополнительный независимый метод обнаружения повысил бы уверенность в обнаружении жизни. Кроме того, на Марсе уникальные условия окружающей среды, которые могут повлиять на сохранение биосигнатур в течение геологических периодов. Необходимы дальнейшие исследования».
«Это исследование является первым астробиологическим исследованием, в котором участвует Алжир, и первым, в котором используется алжирский земной аналог Марса», — сказал Селлам. «Как алжирский исследователь, я невероятно горжусь тем, что познакомил свою страну с областью планетологии».
