Жизнь на Марсе
Жизнь на Марсе (Life on Mars) — гипотетические формы жизни, которые жили, живут или будут жить на планете Марс.
Общие сведения[править | править код]
На сегодняшний день (2022 год) нет доказательств существования жизни на Марсе (так что до сих пор не потеряла актуальность фраза из фильма «Карнавальная ночь»: «Есть ли жить на Марсе, нет ли жизни на Марсе — это науке неизвестно»), но уже ясно, что если там и есть какая-либо жизнь, то она микробная.
Факторы, которые препятствуют развитию жизни на Марсе: высокая радиация из-за слабости магнитного поля (за 1—2 дня астронавт на поверхности Марса получит такую же эквивалентную дозу облучения, какую на Земле он получил бы за год); низкие температуры (средняя температура — около −63 °C, впрочем локально температура может подниматься до +20 и даже +35 °C); перхлораты (а это активные окислители, которые способствуют разложению органических молекул) в грунте; практически полное отсутствие жидкой воды на поверхности; большой эксцентриситет орбиты и неустойчивость оси вращения, вызывающие огромные, до 45 %, колебания потока солнечной энергии, падающей на поверхность планеты; слабый приток тепла из недр Марса, обусловленный небольшой массой планеты, и высокой разрежённостью атмосферы, обусловленной высокой степенью её диссипации и т. д.
Вместе с тем, несмотря на высокий уровень УФ-излучения (ультрафиолетовое излучение превращает перхлораты в гипохлорит и хлорит, соединения, ещё более губительные для бактерий, чем перхлорат), низкую температуру и разреженную атмосферу, уже на глубине 2—3 метров существуют достаточно комфортные для бактерий условия.
По поводу марсианской жизни высказывалось также две гипотезы: 1) жизнь на Земле могла быть занесена с Марса метеоритами[1] б) земные космические аппараты могли занести жизнь на Марс с Земли[2].
Исторические сведения[править | править код]
Марс, наряду с Венерой, издавна привлекал к себе внимание, в том числе астробиологическое. Марс, как и Венера, относительно похожая на Землю планета. По мере изучения планет, слишком горячая Венера отошла на второй план, уступив Марсу в поиске внеземной жизни.
Первые предположения о возможности жизни на Марсе относятся к середине 17 столетия, когда были открыты полярные шапки Марса.
В 1854 году Уильям Уэвелл, сотрудник Тринити-колледжа, предположил, что на Марсе были моря, и, возможно, форма жизни.
В 19 веке начались научные поиски жизни на Марсе.
К середине 19 века были открыты некоторые другие сходства Марса с Землёй, в частности, оказалось, что продолжительность марсианских суток почти аналогично земным, наклон оси Марса также схож с земным, что говорит о том, что сезоны (времена года) на Марсе похожи на земные, хотя и длятся в 2 раза дольше ввиду большей продолжительности марсианского года.
Возникла идея (не подтвердившаяся впоследствии), что светлые пятна на Марсе — суша, а тёмные — вода.
Астроном Персиваль Лоуэлл полагал, что Марс изрезан ирригационными системами, которые построили разумные существа[3].
Одним из первых пытался научно обосновать существование жизни на Марсе французский учёный Этьен Леопольд Трувело в 1884 году, утверждавший, что наблюдаемые изменения пятен на Марсе могут свидетельствовать о сезонных изменениях марсианской растительности.
Российский астроном Гавриил Адрианович Тихов высказал предположение существования растительности синего цвета на Марсе[4], основав тем самым в некоторой степени астроботанику.
Первые советские автоматические межпланетные станции «Марс-2» и «Марс-3» признаков жизни не выявили, но обнаружили, что северная полярная шапка имеет температуру ниже −110 °C и что содержание водяного пара в атмосфере Марса в 5 тысяч раз меньше, чем на Земле. Первые снимки поверхности Марса получены в 1965 году американским аппаратом «Маринером-4», Марс оказался засушливой планетой без рек и океанов и признаков жизни на поверхности. На основе данных эксперимента по радиозатмению было вычислено атмосферное давление на поверхности планеты, составляющее около 6,0 миллибар (0,6 кПа, атмосферное давление на Земле — 101,3 кПа), что означает, что жидкая вода на поверхности планеты существовать не может (в 2000 году NASA сообщило, что в пяти районах Марса всё же может кратковременно существовать жидкая вода).
«Викинг-1» и «Викинг-2» взяли пробы грунта для анализа на наличие жизни. В грунте была выявлена сравнительно высокая химическая активность, но однозначных следов жизнедеятельности микроорганизмов не обнаружено. Эксперимент по выявлению органических веществ дал отрицательный результат.
Перед АМС «Феникс», 2008 год, поставлена задача поиска обитаемых зон в марсианском грунте, где гипотетически могли жить микробы; другой задачей было изучение геологической истории воды на Марсе. Изучение грунта на месте посадки аппарата выявило наличие перхлората, что противоречит существованию жизни, но выявленный уровень солёности грунта с точки зрения биологии рассматривается как допустимый для жизни. Выявлено наличие связанной воды и углекислого газа.
Гипотетическая марсианская жизнь в прошлом[править | править код]
«Маринер-9», 1971—1972 годы, получил снимки Марса, на которых были видны русла высохших рек, признаки ветровой и водной эрозии.
В 1976 году «Викинг-1» получил цветные фотографии высокого качества поверхности Марса. На них видна пустынная местность с красноватым грунтом, усеянная камнями. Орбитальные модули обнаружили детали рельефа, очень напоминающие следы водной эрозии, в частности, русла высохших рек, что свидетельствовало о наличии жидкой воды в прошлом.
В 2008 году учёные обнаружили в марсианских горах карбонаты. Наличие карбонатов давно считалось косвенным доказательством того, что на Красной планете была жизнь. Карбонаты — это минералы, во многих случаях образующиеся после гибели живых организмов.
На 2009 год из десятков тысяч метеоритов, найденных на Земле, марсианскими (прилетевшими с Марса) считаются 34. Исследования, проведённые Космическим центром имени Линдона Джонсона показывают, что, по меньшей мере, 3 из обнаруженных метеоритов содержат потенциальные доказательства прошлой жизни на Марсе в виде микроскопических структур, напоминающих окаменелые бактерии (биоморфы). Наиболее известен марсианский метеорит ALH 84001. В 1996 году он получил мировую известность после заявления учёных NASA об обнаружении в материале метеорита окаменевших микроскопических структур, напоминающих окаменелые бактерии. Но в 2022 году было заявлено, что происхождение вкраплений органики имеет абиогенный характер и произошло в результате геологических процессов (реакций серпентинизации и карбонизации)[5].
Марсоход Curiosity, прибывший на Марс в 2012 году, нашёл органические молекулы в породах с возрастом 3,5 млрд лет, что может свидетельствовать о наличии благоприятных условий для жизни в прошлом.
В 2015 году было сообщено, что на фотографиях, сделанных Curiosity, найдены объекты, обладающие существенным сходством с «постройками» цианобактериальных матов на Земле. Это может свидетельствовать о жизнедеятельности микроорганизмов на дне марсианских водоемов в далеком прошлом. Исследование в этой области провела геобиолог Нора Ноффке (Nora Noffke) из Университета Старого Доминиона. Она детально сравнила облик «поселений» цианобактериальных матов на Земле и удивительно похожие, по её словам, структуры на Марсе. Цианобактериальные маты — многослойное сообщество бактерий, которое в результате своей жизнедеятельности формирует из твёрдых частиц два вида особых структур, или «построек»: строматолиты и микробиально-индуцированные седиментационные текстуры. Ноффке изучила снимки Curiosity, на которых запечатлены породы в Гиллеспи-Лейк — месте, где в древности существовало озеро[6].
В июне 2018 года НАСА объявило, что «Кьюриосити» обнаружил в породе, добытой в кратере Гейла, молекулы ряда органических соединений (тиофен и толуол) в породе возрастом около 3 млрд лет назад[7].
В том же 2018 году группа Джессии Тарнаса пришла к выводу, что в древности недра Марса могли быть вполне пригодны для обитания литотрофных организмов[8].
В марте 2020 года астробиологи Университета штата Вашингтона в США предположили, что присутствие на Марсе органических соединений тиофенов может говорить о наличии жизни в прошлом. По данной гипотезе тиофены возникли из-за деятельности микробов, живших 3 миллиарда лет назад. Микробы участвовали в процессе восстановления сульфатов.
В 2021 году СМИ сообщили, что марисианский ровер «Персеверанс» успешно собрал два первых образца марсианской горной породы. Состав этой горной породы указывает на то, что много лет назад на Марсе была вулканическая активность, а водоёмы существовали достаточно долго, чтобы в них могла зародиться жизнь[9].
В январе 2022 года учёные сообщили, что марсоход Curiosity обнаружил в образцах органики, собранных в районе древнего озера, уменьшение углерод-13 (это важнейший компонент любой биологической молекулы, на него приходится 18% массы человеческого тела). Одна из возможных причин — углерод, собранный Curiosity, подвергся биологической переработке, удалившей из него заметную часть 13C. На древнейшей Земле такую работу обычно выполняли бактерии. Одни микробы поглощали углерод из окружающей среды и выделяли метан. Другие питались этим метаном. Оба процесса приводили к вымыванию углерода-13. Поглотители метана восстанавливали серу из сульфатов. Любопытно, но во многих марсианских образцах с особенно низким содержанием 13C обнаружена также восстановленная сера[10].
Измерив доли изотопов углерода в образцах марсианского метана, Curiosity, выяснил, что по изотопному составу этот газ близок к газу, который вырабатывают земные бактерии[11].
Таким образом, совокупность данных говорит о том, что в древнее время на Марсе был более тёплый и влажный климат, там были реки, озёра и моря, и, соответственно, могла быть и жизнь. В гесперийском периоде (3,5—2,5 млрд лет назад) Марс имел постоянную гидросферу; северную равнину планеты в то время занимал солёный океан объёмом до 15-17 млн км³ и глубиной 0,7—1 км. Но в амазонийском периоде (2,5—1 млрд лет назад) климат стал катастрофически быстро меняться, а миллиард лет назад активные процессы в литосфере, гидросфере и атмосфере Марса прекратились, и он принял современный облик.
В числе аргументов в пользу ранее существовавшей бурной марсианской жизни есть и такой:
На Марсе преобладают глубинные темные породы - андезиты и базальты с высоким содержанием закиси железа (около 10 процентов), входящего в состав силикатов; эти породы перекрыты грунтом - продуктом выветривания глубинных пород. В грунте резко повышено содержание серы и оксидов железа - до 20 процентов. Это указывает на то, что красный марсианский грунт состоит из оксидов и гидроксидов железа с примесью железистых глин и сульфатов кальция и магния... Для образования коры выветривания суммарной мощностью 1 километр из атмосферы Марса было изъято около 5000 триллионов тонн свободного кислорода. 
КАК ПОГИБЛА ЖИЗНЬ НА МАРСЕ
Группа исследователей под руководством Эдриана Брауна из калифорнийского Института поиска внеземного разума считает, что жизнь существовала в древности на Марсе, где появилась около 4 млрд лет назад.
Гипотетическая марсианская жизнь в настоящем[править | править код]
В 1965 году зонд Маринер-4 обнаружил, что Марс не имел глобального магнитного поля, который мог бы защитить планету от опасных для жизни космических излучений и солнечной радиации. Это открытие существенно снизило потенциальную обитаемость планеты.
В феврале 2005 года было объявлено, что планетарный спектрометр PFS на орбитальном аппарате Европейского космического агентства «Марс Экспресс» обнаружил следы формальдегида в атмосфере Марса.
Микробиологи из Университета Арканзаса обнаружили, что бактерии Methanothermobacter wolfeii и Methanobacterium formicicum — способны выжить в температурных и климатических условиях Марса. Эти микробы образуют метан как побочный продукт метаболизма в бескислородных условиях.
В 2010 году учёные отмечали, что на Марсе могли бы долго выживать такие сложные многоклеточные животные как тихоходки[12] (тип членистоногие sensu lato — в широком смысле).
В апреле 2012 года опубликованы исследования учёных Германского Аэрокосмического центра, в ходе которых изучалась возможность выживания земных организмов в марсианских условиях. Лишайники и сине-зелёные водоросли, собранные в Альпах (3,5 км) и Антарктиде, были помещены в атмосферу, имеющую марсианский состав. В специальной камере учёные воспроизвели существующие на поверхности Марса состав атмосферы, грунт, давление, температуру и солнечное излучение. Эксперимент длился 34 дня, за этот период лишайники и сине-зелёные водоросли не только выжили, но и продолжали осуществлять фотосинтез. Вывод: у жизни есть шанс выжить на Марсе в трещинах скал и маленьких пещерах (для защиты от ультрафиолетового излучения).
В конце 2012 года российские и американские биологи выпустили результаты исследований штаммов бактерий-экстремофилов, найденных ими в 40-метровых скважинах на Таймыре. Анализ структуры рибосомной РНК бактерий показал, что все они относятся к так называемым карнобактериям. После их размножения учёные поместили их в искусственно воссозданные марсианские условия. 6 штаммов бактерий выжили и продолжали расти и размножаться, хотя и с крайне медленно. Эти бактерии способны расти при нулевых или отрицательных температурах, а также выносить давление, которое в 144 раза ниже нормального значения для атмосферы Земли. Один из видов микробов, условно названный WN 1359, лучше чувствовал себя в марсианских условиях, чем при земных температурах, давлении и количестве кислорода. Остальные 5 штаммов бактерий, как и некоторые другие карнобактерии, тоже могут переносить заморозку и низкое давление[13].
В 2013 году было показано, что земная бактерия Serratia liquefaciens ростёт при марсианском атмосферном давлении 7 мбар, температуре 0 °C и двуокиси углерода.
В 2014 году марсоход NASA Curiosity зафиксировал всплеск содержания метана в атмосфере Марса. В условиях Марса метан очень быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (однако действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо деятельность бактерий[14].
24 марта 2015 года НАСА сообщило, что прибор SAM на марсоходе Curiosity обнаружил нитраты при нагревании поверхностных отложений. Азот в нитратах находится в «фиксированном» состоянии, что означает, что он находится в окисленной форме, которая может быть использована живыми организмами.
Исследование, проведенное в Университете Арканзаса в июне 2015 года, показало, что некоторые метаногены могут выжить при низком давлении на Марсе. Ребекка Микол обнаружила, что в её лаборатории четыре вида метаногенов (Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum и Methanococcus maripaludis) выжили в условиях низкого давления, которые были похожи на подповерхностный жидкий водоносный горизонт на Марсе.
В 2017 году учёными Эдинбургского университета Чарльзом Кокеллем и Джениффер Вадсворт представили сведения о непригодности Марса для существования микроорганизмов из-за наличия на поверхности планеты перхлоратов[15]. О марсианских перхлоратах было известно и раньше[16], не все учёные считают, что перхлораты однозначно исключают возможность существования жизни[17]. Марсианский реголит, как известно, содержат не более 0,5% перхлорат ClO4−, который токсичен для большинства живых организмов, но они резко снижают температуру замерзания воды и некоторые микробы-экстремофилы могут использовать его в качестве источника энергии и растут при концентрациях до 30% перхлората натрия. В частности, в статье, опубликованной в издании International Journal of Astrobiology сотрудниками МГУ, Института космических исследований РАН и Института органической химии имени Н. Д. Зелинского РАН показали, что «присутствие 5% перхлората в почвах и породах не приводит к гибели или существенному ингибированию микробных сообществ»[18].
В 2018 году вышли данные о сезонных изменениях концентрации метана на Марсе.
В апреле 2021 года астробиологи обнаружили, что недра Марса могут поддерживать микробную жизнь, обеспечивая её энергией и необходимыми веществами. В ходе одной из возможных реакций — радиолиза — радиоактивные элементы в породах вступают в реакцию с водой, которая при этом распадается на водород и кислород. Микробы могут поглощать растворенный водород в качестве топлива и использовать кислород, сохраненный в сульфатах, для «сжигания» этого топлива.
В июне 2019 года сообщалось, что марсоход «Кьюриосити» зафиксировал в атмосфере Марса рекордно высокое содержание метана — порядка 21 миллиардной доли, хотя обычное его содержание примерно 7 миллиардной доли. На Земле метан образуется в результате жизнедеятельности микробов[19].
Гипотетическая марсианская жизнь в будущем[править | править код]
Ввиду отправки на Марс космических аппаратов, и предполагаемого полёта на Марс космонавтов, и наконец ещё более амбициозных планов колонизации Марса (вплоть до развития сельского хозяйства[20]), произойдёт неизбежное заселение планеты теми или иными земными организмами.
На 2022 год полёт человека на Марс ещё практически невозможен при существующих технологиях: он был бы слишком долгим и смертельно опасным из-за радиации[21].
В искусстве[править | править код]
Марс и марсиане — излюбленная тема писателей-фантастов, фантастических фильмов, в меньшей степени компьютерных игр и т. д.
Первый известный фантастический роман, действие которого разворачивается на Марсе, был «Через Зодиак» американца Перси Грега, опубликованный в 1880 году.
В конце 19 столетия века вышел роман Герберта Уэллса «Война миров» (1897), в котором марсиане пытались покинуть свою умирающую планету для завоевания Земли. Роман экранизировал Стивен Спилберг, но без марсианской темы.
В 1923 году вышел роман «Аэлита» Алексея Толстого.
В 1966 году писатели братья Стругацкие написали «Второе нашествие марсиан».
В числе наиболее известных художественных фильмов про Марс:
- Вспомнить всё (1990)
- Марс атакует! (1996)
- Марсианин (2015)
- Живое (2017)
- К звёздам (2019)
См также[править | править код]
Источники[править | править код]
- ↑ Жизнь прилетела на Землю с Красной планеты
- ↑ Марсоходы занесли земную жизнь на Марс, считает ученый
- ↑ Есть ли жизнь на Марсе — вопрос, на который ученые уже нашли ответ?
- ↑ Новейшие исследования по вопросу о растительности на планете Марс
- ↑ Органические вещества в марсианском метеорите ALH 84001 образовались в результате серпентинизации
- ↑ На Марсе обнаружены возможные следы жизни
- ↑ NASA сообщило об обнаружении молекул органических соединений на Марсе
- ↑ Ученые предположили, где на древнем Марсе могла существовать жизнь
- ↑ Жизнь на Марсе всё-таки возможна: о чём поведали образцы породы
- ↑ Жизнь или не жизнь: как на Марсе обнаружили «биологический» углерод и что это значит
- ↑ У марсианского метана нашли сходство с выделениями земных микробов
- ↑ Ученые определили кандидатов в жители Марса
- ↑ Сибирские бактерии-"моржи" могут расти в космических условиях — ученые
- ↑ На Марсе обнаружены признаки жизни
- ↑ Поверхность Марса оказалась токсична для бактерий
- ↑ Марсианские перхлораты помогут найти жизнь на Марсе
- ↑ СОЛИ ХЛОРНОЙ КИСЛОТЫ НЕ ОТВЕРГАЮТ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ
- ↑ Внезапно: яд марсианского грунта не мешает бактериям процветать
- ↑ NASA подтвердило обнаружение высокого содержания метана в атмосфере Марса
- ↑ Ученые придумали технологию для земледелия на Марсе
- ↑ Полет на Марс невозможен: космонавты неизбежно погибнут по дороге