Миллиарды лет назад условия на Марсе могли быть значительно более благоприятными для жизни: планета, вероятно, обладала более плотной атмосферой, наличием жидкой воды и мягким климатом. Тем не менее, до сих пор не найдено прямых доказательств того, что там когда-либо существовали хотя бы простейшие микроорганизмы.
Современные миссии уже находили в марсианском грунте органические молекулы, однако ни одну из них пока нельзя однозначно связать с биологической активностью. Важный этап в этом поиске должен совершить европейский ровер «Розалинд Франклин», запуск которого в рамках программы ESA запланирован на 2030 год. Основная цель аппарата — поиск сложных органических соединений, которые могут служить маркерами древней жизни.
В новом исследовании, проведенном учеными из Института исследований Солнечной системы Макса Планка, Геттингенского университета и Университета Кот-д’Азур, была протестирована ключевая методика обнаружения таких биологических следов.
Анализ органических соединений: пристан и фитан
Особое внимание исследователи уделили двум углеводородам — пристану (C19H40) и фитану (C20H42). На Земле эти молекулы хорошо известны как продукты распада биологического материала и являются компонентами нефти. Их ключевое свойство — высокая химическая устойчивость, позволяющая им сохраняться в горных породах на протяжении многих геологических эпох.
Изображение сгенерировано: Nano Banana
Тем не менее, химическая формула не дает окончательного ответа на вопрос о происхождении молекул: образовались ли они в результате жизнедеятельности или же стали следствием естественных геологических процессов. Для различения этих сценариев используется понятие хиральности.
Принцип хиральности в поиске жизни
Хиральность описывает способность молекул существовать в двух зеркальных формах, подобно левой и правой руке. В земных живых организмах практически всегда доминирует только одна из этих форм. Напротив, в веществах небиологического происхождения обе формы, как правило, присутствуют в равных количествах. Таким образом, соотношение «зеркальных» вариантов молекул служит надежным косвенным признаком биологического происхождения.
Именно этот принцип заложен в основу работы прибора MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer), установленного на ровере «Розалинд Франклин». Устройство сочетает в себе газовую хроматографию, масс-спектрометрию, нагревательные элементы и лазерное возбуждение для анализа летучих компонентов пород.
Важнейший этап анализа заключается в прохождении молекул через специальные капиллярные трубки с химическим покрытием. Различные хиральные формы взаимодействуют с этим покрытием с неодинаковой скоростью, что позволяет эффективно их разделять и вычислять соотношение зеркальных вариантов.
Тестирование возможностей оборудования
В ходе эксперимента ученые использовали точные копии капиллярных трубок MOMA и доказали, что прибор способен различать хиральные формы даже для таких инертных соединений, как пристан и фитан. Это критически важно, так как данные молекулы крайне слабо реагируют, что требует исключительной точности и чувствительности оборудования.
Фрагмент метеорита «Мёрчисон». Источник: MPS / T. Klawunn
В качестве аналога марсианского грунта исследователи взяли образцы метеорита «Мёрчисон», упавшего в Австралии в 1969 году. Он содержит богатый набор органических соединений, как внеземного происхождения, так и возможных земных загрязнений.
Результаты оказались показательными: в образцах пристан и фитан присутствовали в равных долях зеркальных форм. Это противоречит биологическому сценарию, где ожидалось бы преобладание одного изомера. Ученые объяснили этот феномен тем, что молекулы подверглись длительному воздействию экстремальных температур и давления, а также могли быть «усреднены» в результате взаимодействия с продуктами сгорания и попадания в атмосферу Земли.
Это исследование демонстрирует, что даже характерные органические сигнатуры могут искажаться под влиянием геологических и атмосферных процессов. Несмотря на то, что это усложняет поиски, результаты подтверждают: инструменты миссии «Розалинд Франклин» обладают достаточной точностью для работы с крайне слабыми и неоднозначными сигналами, что приближает нас к разгадке тайны жизни на Марсе.
