Выявление потенциально пригодного для жизни климата древнего Марса является ключевой частью миссии НАСА по исследованию и пониманию неизвестного, вдохновлению и благополучию человечества, и в течение 10 лет марсоход Curiosity работал над этим на Красной планете.
Чтобы отметить это событие, вот пять самых значительных открытий, сделанных учеными с помощью набора инструментов Curiosity для анализа образцов на Марсе (SAM). SAM — один из самых мощных астробиологических инструментов НАСА на Марсе. Разработанный и построенный в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, SAM ищет и измеряет органические молекулы и легкие элементы, которые важны для жизни, какой мы ее знаем. Для выполнения этой задачи SAM несет компоненты, которые ученые используют удаленно для тестирования марсианских образцов.
1. Обнаружение органических соединений на Марсе
Чарльз Мэлспин и Эми МакАдам, главные и заместители главных исследователей SAM в Годдарде, во многом согласны с наиболее важным открытием SAM: SAM обнаружила органические молекулы в образцах горных пород, собранных в марсианском кратере Гейл. Органические молекулы (содержащие углерод) можно использовать в качестве строительных блоков и «пищи» для жизни. Их присутствие на Марсе предполагает, что планета когда-то могла поддерживать жизнь, если она когда-либо существовала.
Хотя изотопы в углекислом газе и метане, измеренные во время некоторых анализов образцов SAM, могут согласовываться с древней биологической активностью, производящей наблюдаемые органические вещества, важно, что существуют также объяснения, не связанные с жизнью — например, этот изотопный сигнал может быть результатом взаимодействия между ультрафиолетовым светом солнца и углекислым газом в атмосфере Марса, производящим органические вещества, которые падают на поверхность, жизнь не требуется.
В целом, эти результаты мотивируют текущие и будущие исследования с помощью SAM и всего набора инструментов Curiosity, а также другие планетарные миссии по поиску свидетельств обитаемой среды и жизни за пределами Земли.
2. Изменчивость метана
Используя перестраиваемый лазерный спектрометр SAM, разработанный в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, ученые обнаружили колебания содержания метана в приповерхностной атмосфере, где Curiosity собирает образцы. На Земле большая часть метана, присутствующего в атмосфере, попадает туда благодаря процессам из жизни и изменяется в результате изменений биологических процессов, но так ли это на Марсе, мы не знаем.
Curiosity не способен определить, является ли метан, который он обнаружил, источником биологических процессов, но множество миссий на Красную планету продолжают собирать воедино мучительную головоломку.
3. Образование горных пород и возраст воздействия в кратере Гейла.
Curiosity пробыл на Марсе всего чуть больше года, когда благодаря SAM ученые впервые определили как возраст образования, так и возраст обнажения породы на поверхности другой планеты.
Породы вокруг края кратера Гейла образовались около 4 миллиардов лет назад, а затем были перенесены в виде отложений в залив Йеллоунайф.
«Здесь они были погребены и превратились в осадочные породы», — сказал МакАдам.
Оттуда выветривание и эрозия медленно разрушали и подвергали скалы воздействию поверхностного излучения около 70 миллионов лет назад. Помимо предоставления информации о скорости эрозии Марса, знание того, как долго образец подвергался воздействию, позволяет ученым учитывать возможные радиационно-индуцированные изменения в органических соединениях, которые могут повлиять на способность идентифицировать потенциальные биосигнатуры.
«Эксперимент по определению возраста не планировался до запуска», — сказал МакАдам. «Но гибкость в проектировании и эксплуатации SAM, а также самоотверженность команды ученых и инженеров позволили успешно реализовать его».
4. История воды на Марсе
SAM также пролил свет на более влажное прошлое Марса и то, как планета высохла. Вода жизненно важна для жизни, какой мы ее знаем, и «многочисленные доказательства указывают на то, что скалы кратера Гейла хранят богатую историю воды», — сказал Малеспин. По словам МакАдама, частью этого доказательства является присутствие ярозита, красно-желтого минерала, образующегося только в водной среде. Эксперимент по определению возраста с помощью SAM и другого инструмента Curiosity (APXS) обнаружил ярозит на сотни миллионов лет моложе, чем ожидалось.
Это открытие предполагает, что даже когда большая часть поверхности Марса становилась сухой, некоторое количество жидкой воды оставалось под поверхностью в среде кратера Гейла, что продлевало период обитаемости любых марсианских микробов, которые могли существовать.
Кроме того, анализ, проведенный SAM, дал представление об утрате марсианской атмосферы атмосферы, которая привела к его долгосрочной эволюции от раннего теплого и влажного состояния к нынешнему холодному и засушливому состоянию. Вода, H 2 O, содержит два атома водорода и один атом кислорода. Водород можно заменить на более тяжелую форму, называемую дейтерием. Измерив соотношение дейтерия и водорода в своих образцах, Curiosity обнаружил доказательства утечки водорода и потери воды на Марсе.
5. Биологически полезный азот
На Земле азот является важным ингредиентом в рецепте жизни, но подойдет не любой азот. Чтобы его можно было использовать в большинстве биологических процессов, атомы азота должны быть сначала «закреплены»: освобождены от их сильной склонности взаимодействовать только с самими собой.
«Фиксированный азот необходим для синтеза ДНК, РНК и белков», — сказал Малеспин. «Это строительные блоки жизни, какой мы ее знаем».
SAM обнаружил фиксированный азот в форме нитратов в образцах горных пород, которые он проанализировал в 2015 году. Это открытие показало, что биологически и химически пригодный азот присутствовал на Марсе 3,5 миллиарда лет назад.
«Хотя этот нитрат мог быть произведен в начале марсианской истории в результате тепловых ударов от ударов метеоритов, — сказал МакАдам, — вполне возможно, что некоторые из них могут образовываться в марсианской атмосфере сегодня».
Ни одно из открытий SAM или других инструментов Curiosity не может предоставить доказательства прошлой жизни на Марсе, но, что важно, эти открытия не исключают этого. Ранее в этом году НАСА продлило миссию Curiosity по крайней мере до 2025 года, позволив марсоходу и его мобильной химической лаборатории SAM сосредоточиться на мучительном вопросе пригодности Марса для жизни.
