Обморожені південні рівнини ранньою весною. Кредит зображення: MSSS / JPL / NASA Натисніть, щоб збільшити
Виявлення метану в марсіанській атмосфері кинуло виклик вченим знайти джерело газу, яке зазвичай пов'язане з життям на Землі. Одне джерело, яке можна виключити, - давня історія: Метан може пережити лише 600 років в марсіанській атмосфері, перш ніж сонячне світло знищить його.
Якщо глобальна концентрація метану на Марсі становить 10 проміле, тоді в середньому 4 грами метану знищуються щосекунди сонячними променями. Це означає, що щороку потрібно виробляти приблизно 126 метричних тонн метану для забезпечення постійної концентрації 10 проміле.
Є зовнішній шанс, що метан доставляється на Марс кометами, астероїдами чи іншим сміттям з космосу. Розрахунки показують, що мікрометеорити, ймовірно, доставлять лише 1 кілограм метану на рік, що набагато менше рівня 126-тонної заміни. Комети можуть доставити величезну кількість метану, але інтервал між основними кометами впливає в середньому 62 мільйони років, тому малоймовірно, що комета поставила метан протягом останніх 600 років.
Якщо ми можемо виключити доставку метану, то метан повинен вироблятися на Марсі. Але чи джерела біології чи процеси не пов'язані з життям?
Невеликий відсоток земного метану виробляється за допомогою небіологічних ("абіогенних") взаємодій між вуглекислим газом, гарячою водою та певними породами. Чи може це статися на Марсі? Можливо, каже Джеймс Лайонс з Інституту геофізики та фізики планети при UCLA.
Ці реакції потребують лише скелі, води, вуглецю та тепла, але на Марсі, звідки б взяти тепло? Поверхня планети є холодною, в середньому мінус 63 градуси С. Вулкани можуть бути джерелом тепла. Геологи вважають, що останнє виверження на Марсі було щонайменше 1 мільйон років тому - достатньо недавнього, щоб припустити, що Марс все ще активний і тому гарячий глибоко під поверхнею.
Потік метану в середньому 4 грами на секунду може виходити з такої геологічної гарячої точки. Але будь-яка марсіанська гаряча точка повинна бути глибоко і добре ізольована від поверхні, оскільки система візуалізації теплових випромінювань на Марсі Одіссеї не знайшла місцеположень, принаймні на 15 градусів С тепліше, ніж навколишнє середовище. Однак Ліон вважає, що все ще можливо, що глибоке тіло магми могло б подавати тепло.
В одній комп'ютерній моделі спрощеної марсіанській геології охолоджувальне тіло магми глибиною 10 кілометрів, шириною 1 кілометр і довжиною 10 кілометрів створило температуру від 375 до 450 градусів С, яка рухає генерацією абіогенного метану на хребтах серед океану на Землі. Таке тіло з гарячої скелі, каже Лайонс, "цілком чутне, в цьому немає нічого дивного", тому що Марс, ймовірно, зберігає тепло планетарної формації, як Земля.
"Це спонукає нас думати, що це правдоподібний сценарій пояснення метану на Марсі, і ми не побачили б на підпис цього дамби (тіла гарячої скелі) на поверхні", - каже Ліон. "Це кут, який ми переслідуємо; це найпростіше, найпряміше пояснення виявленого метану ".
Хоча ніхто не може виключити абіогенні джерела для метану на Марсі, коли ви знайдете метан на Землі, ви зазвичай бачите роботу метаногенів, стародавніх анаеробних мікробів, які переробляють вуглець і водень в метан. Чи могли метаногени жити на Марсі?
Щоб дізнатися це, Тимофі Крал, доцент біологічних наук в Університеті Арканзасу, 12 років тому почав вирощувати п'ять типів метаногенів у вулканічному ґрунті, обраному для імітації марсіанських ґрунтів. Зараз йому показано, що метаногени можуть довгі роки виживати на зернистому, малопоживному ґрунті, хоча при вирощуванні в умовах Марса, лише на 2 відсотки атмосферного тиску Землі, вони пересохли і спали через пару тижнів.
"Грунт має тенденцію до пересихання, і нам вдалося знайти життєздатні клітини; вони ще живі, але більше не виробляють метан », - говорить Крал.
Метаногени потребують постійного джерела вуглекислого газу та водню. Хоча вуглекислого газу на Марсі багато, "водень - знак питання", говорить Крал.
Володимир Краснопольський, професор дослідження Католицького університету Америки у Вашингтоні, визначив 15 частин на мільйон молекулярного водню в атмосфері Марса. Цілком можливо, що цей водень витікає з глибокого джерела в марсіанських внутрішніх приміщеннях, який могли використовувати метаногени.
Якщо метаногени знаходяться глибоко всередині Марса, газ метану, який вони виробляють, повільно підніметься до поверхні. Врешті-решт він міг би досягти температури та тиску, коли він потрапить у кристали льоду, утворюючи метан гідрат.
"Якби існувала підземна біосфера, метан гідрат був би неминучим наслідком, якщо б на Землі все поводилось так, як це відбувається", - каже Стівен Кліффорд з Місячного та планетарного інституту в Х'юстоні, Техас.
І є корисна допомога, додає Кліффорд. Гідрати метану "були б ізоляційною ковдрою, яка б значно зменшила товщину мерзлої землі на Марсі з кількох кілометрів на екваторі до, можливо, менше кілометра". Іншими словами, метан гідрат буде зберігати докази життя та ізолювати будь-яке життя, що залишилося від надхолодної температури поверхні.
Незважаючи на те, що дані про умови, що перебувають на кілометр або більше під поверхнею Марса, відсутні, зростаюча картина складності, розміру та пристосованості земної підземної біосфери, безумовно, покращує ймовірність існування життя в порівнянних умовах всередині Марса. Підземна біосфера Землі в основному складається з мікробів, деякі з яких живуть на глибинах, тиску та хімічних умовах, колись вважалися непридатними для життя.
Глибоко всередині Марса може бути важким місцем для заробітку на життя, але метаногени - це не волоці, говорить Крал. «Вони жорсткі, довговічні. Те, що вони існують, ймовірно, з початку життя на Землі, і продовжує залишатися переважаючою формою життя під поверхнею і глибоко в океанах, означає, що вони вижили, вони роблять надзвичайно добре ».
Оригінальне джерело: NASA Astrobiology
