За останні кілька десятиліть наші постійні дослідження Марса виявили дуже захоплюючі речі щодо планети. У 1960 - початку 70-х рр Маринець зонди виявили, що Марс - суха, холодна планета, яка, швидше за все, позбавлена життя. Але по мірі поглиблення нашого розуміння планети стало відомо, що на Марсі колись було тепліше, більш вологіше середовище, яке могло підтримати життя.
Це в свою чергу надихнуло на кілька місій, метою яких було знайти докази минулого життя. Однак ключовими питаннями в цьому пошуку є де шукати і на що звернути увагу? У новому дослідженні під керівництвом дослідників Канзаського університету команда міжнародних вчених рекомендувала майбутнім місіям шукати ванадій. Цей рідкісний елемент, стверджують вони, міг би вказати шлях до скам’янілих доказів життя.
Їх дослідження під назвою "Зображення ванадію в мікрофосилах: нова потенційна біосигнатура" нещодавно з'явилося в науковому журналі Астробіологія. Під керівництвом Крейга П. Маршалла, доцента геології в Університеті Канзасу, до складу міжнародної команди входили члени Національної лабораторії Аргонна, відділу геологічних технічних служб Саудівського Арамко, Університету Льєжа та Університету Сіднея.
Щоб було зрозуміло, знайти ознаки життя на такій планеті, як Марс, завдання не з легких. Як зазначив Крейг Маршалл у прес-релізі університету Канзасу:
"Ви вирішили роботу, якщо дивитесь на старовинні осадові скелі для мікрофосив тут, на Землі - а тим більше на Марсі. На Землі гірські породи існують тут вже 3,5 мільярда років, а тектонічні зіткнення та перетворення мають великий стрес і тиск на гірські породи. Крім того, ці скелі можуть зариватися, а температура збільшується з глибиною ».
У своїй роботі Маршалл та його колеги рекомендують проводити такі місії, як NASA Марс 2020 ровер, ESA ExoMars 2020 Ровер та інші запропоновані надводні місії можуть поєднувати Раманову спектроскопію з пошуком ванадію для пошуку доказів скам’янілого життя. На Землі цей елемент був знайдений у сирої нафті, асфальті та чорних сланцях, які утворилися повільним розпадом біологічного органічного матеріалу.
Крім того, палеонтологи та астробіологи протягом певного часу застосовували Раманську спектроскопію - методику, яка розкриває клітинні композиції зразків - на Марсі для пошуку ознак життя. У цьому відношенні додавання ванадію забезпечило б матеріал, який би виконував роль біосигнату для підтвердження існування органічного життя у досліджуваних зразках. Як пояснив Маршалл:
"Люди кажуть:" Якщо це виглядає як життя і має сигнал Раману вуглецю, то ми маємо життя. Але, звичайно, ми знаємо, що можуть бути вуглецеві матеріали, виготовлені в інших процесах, як, наприклад, у гідротермальних отворах, - які відповідають мікрофосфатам, які також мають деякий вуглецевий сигнал. Люди також штучно роблять чудові вуглецеві структури, схожі на мікрофоси - точно так само. Отже, ми зараз на стику, де насправді важко сказати, чи існує життя лише на основі морфології та Раманової спектроскопії. "
Це не перший раз, коли Маршалл та його співавтори виступають за використання ванадію для пошуку ознак життя. Це було предметом презентації, яку вони зробили на науковій конференції з астробіології у 2015 році. Крім того, Маршалл та його команда підкреслюють, що цю техніку можна було б використовувати, використовуючи інструменти, які вже є частиною НАСА Марс 2020 місія.
Запропонований ними метод також передбачає нову методику, відому як рентгенівська флуоресцентна мікроскопія, яка розглядає елементний склад. Щоб перевірити цю методику, група вивчила термічно змінені мікрофосфати, органічні зі стін, які колись були органічними матеріалами (звані акритархами). Зі своїх даних вони підтвердили, що сліди ванадію присутні у мікрофосилях, які були безперечно органічними за походженням.
"Ми протестували акритхарів, щоб зробити доказову концепцію на мікрофосі, де немає жодної тіні сумніву, що ми дивимось на збережену стародавню біологію", - сказав Маршалл. «Вік цього мікрофосиля, який ми думаємо, є девонським. Ці хлопці - водні мікроорганізми - їх вважають мікроводоростями, еукаріотичною клітиною, більш розвиненою, ніж бактеріальною. Ми знайшли вміст ванадію, який ви очікуєте в цианобактеріальному матеріалі ".
Вони, запевняють, ці мікрофосилізовані життєві місця, ймовірно, не дуже відрізняються від типу життя, яка могла існувати на Марсі мільярди років тому. Інші наукові дослідження також показали, що ванадій є результатом органічних сполук (наприклад, хлорофілу) живих організмів, що зазнають процесу трансформації, викликаного теплом і тиском (тобто діагенетичною зміною).
Іншими словами, після того, як живі істоти гинуть і занурюються в осад, ванадій утворюється в їхніх рештках в результаті закопування під все більше і більше шарів гірської породи - тобто скам’янілості. Або, як пояснив Маршалл:
«Ванадій комплексується в молекулі хлорофілу. Хлорофіли зазвичай мають у центрі магній - під захороненням ванадій замінює магній. Молекула хлорофілу заплутується всередині вуглецевого матеріалу, зберігаючи таким чином ванадій. Це як якщо у вашому гаражі зберігається мотузка, і перед тим, як прибрати її, ви загортаєте її, щоб ви могли розплутати її наступного разу. Але з часом на підлозі гаража він заплутується, в ньому потрапляють речі. Навіть коли сильно трясти цю мотузку, речі не виходять. Це заплутаний безлад. Аналогічно, якщо ви подивитеся на вуглекислий матеріал, там є заплутаний безлад листів вуглецю, і ви змішали ванадій. "
Робота була підтримана Міжнародним дослідницьким грантом ARC (IREX) - який спонсорує дослідження, які прагнуть знайти біосигнати для позаклітинного життя - за додаткової підтримки австралійського синхротрону та передового джерела фотонів у Національній лабораторії Аргонни. Забігаючи на перспективу, Маршалл та його колеги сподіваються провести подальші дослідження, які включатимуть використання Раманської спектроскопії для дослідження вуглецевих матеріалів.
В даний час їх дослідження, мабуть, привернули увагу Європейського космічного агентства. Хоуелл Едвардс, який також проводить дослідження за допомогою Раманової спектроскопії (і робота якої підтримується грантом ARC), є членом команди ESA Mars Explorer, де він відповідає за інструментальний контроль ExoMars 2020 ровер. Але, як зазначив Маршалл, команда також сподівається, що NASA розгляне їх дослідження:
«Сподіваємось, хтось із NASA прочитає документ. Цікаво, що вчений, який є головним дослідником рентгенівського спектрометра космічного зонда, вони називають його PIXL, був його першим аспірантом з університету Макварі, ще до часів КУ. Думаю, я надішлю їй електронний лист і скажу: "Це може зацікавити".
Наступне десятиліття, як очікується, буде дуже сприятливим часом для розвідувальних місій на Марс. Декілька роверів будуть досліджувати поверхню, сподіваючись знайти невловимі свідчення життя. Ці місії також допоможуть прокласти шлях до екіпажу НАСА на Марс до 2030-х років, який побачить астронавтів, що приземляються на поверхню Червоної планети вперше в історії.
Якщо насправді ці місії знайдуть докази життя, це матиме глибокий вплив на всю майбутню місію на Марс. Це також матиме незмірний вплив на сприйняття людством самого себе, нарешті, знаючи, що мільярди років тому, життя виникло не тільки на Землі!
