Жизнь на Марсе: микроорганизмы, вырабатывающие метан, могут быть причиной необитаемости планеты
Из-за своей близости и многих сходств с Землей Марс всегда представлял особый интерес в области астробиологии. Несмотря на отсутствие веских доказательств, многие исследователи убеждены, что когда Земля была моложе, она могла поддерживать жизнь, когда ее атмосфера была плотнее, чем сегодня. Но почему Красная планета стала непригодной для жизни? Новое исследование предполагает, что жизнь вымерла из-за периода резкого похолодания, вызванного популяциями микроорганизмов, вырабатывающих метан. В конечном итоге они израсходовали весь водород и CO2 планеты, сделав ее непригодной для жизни из-за истощения ресурсов и холода.
По мнению ученых, Марс должен был иметь гораздо более плотную атмосферу на заре своего существования - около 4 миллиардов лет назад. Богатая водородом и углекислым газом атмосфера сохранила бы жидкую воду на поверхности, о чем могут свидетельствовать длинные полосы в почве планеты (вероятно, древние реки) и другие важные улики.
Находясь дальше от Солнца, чем Земля, планета уже испытывала низкие температуры, хотя и достаточно умеренные, чтобы поддерживать жидкую воду. "Мы считаем, что в то время Марс мог быть немного холоднее Земли, но не настолько, как сейчас, а средняя температура, скорее всего, была выше точки замерзания воды", — говорит Борис Саутери, бывший постдокторант Аризонского университета и один из ведущих авторов нового исследования. По мнению Саутери, в своем первобытном состоянии планета была каменистой планетой с пористой, влажной корой.
По данным спектроскопии камней на поверхности планеты, вода там должна была быть чрезвычайно соленой. Однако если бы вода могла оставаться жидкой при более или менее умеренных температурах, метаногенные микроорганизмы могли бы там выжить. Этот тип микробной популяции известен своей способностью выживать в районах с экстремальными условиями, живя за счет химической энергии, образующейся при превращении водорода и CO2 в метан. Эти микробы существуют на Земле в гидротермальных фумаролах на дне бездны, выдерживая сокрушительное давление, отрицательные температуры и полную темноту.
Поскольку Марс когда-то содержал большое количество водорода, исследователи из нового исследования, опубликованного в журнале , предполагают, что эти бактерии, вырабатывающие метан, могли существовать на планете, когда она не была такой холодной. Такие высокие концентрации водорода и CO2, двух мощных парниковых газов, позволили бы планете сохранять достаточно тепла для поддержания жидкой воды и питания микробной популяции.
Для объяснения того, почему планета стала непригодной для жизни, было выдвинуто множество гипотез, например, о потере магнитного поля. Впервые выдвинута теория, согласно которой эта потеря пригодности для жизни могла быть спровоцирована самой жизнью. "Согласно нашим результатам, атмосфера Марса была полностью изменена биологической активностью очень быстро, в течение нескольких десятков или сотен тысяч лет", — объясняет Саутери. "Удаляя водород из атмосферы, микробы могли бы значительно охладить климат планеты", — добавляет он.
Микроорганизмы жили бы внутри земной коры
Для проверки своей гипотезы исследователи смоделировали в лаборатории условия, в которых могли бы жить метаногенные бактерии на Марсе, воспроизведя температуры на поверхности и в коре, а также атмосферные условия. Затем они внедрили микроэкосистему, которая катализировала водород и CO2. Моделирование коры также учитывало смесь камней и соленой воды на планете.
"Нашей целью было создать модель марсианской коры, позволить газам из атмосферы диффундировать в почву и посмотреть, смогут ли метаногены жить с этим", — объясняет Режис Феррьер, профессор кафедры экологии и эволюционной биологии Аризонского университета и соавтор исследования. Это моделирование позволило оценить возможность того, что микробы могли жить внутри коры, и как это могло изменить химический состав почвы и атмосферы.
Результат: в присутствии водорода и CO2 микробы, вполне вероятно, могли жить в марсианской почве. А поскольку на поверхности почвы все еще было относительно холодно, микробные формы жизни должны были зарыться глубоко (на глубину до 100 метров) под поверхность, чтобы выжить.
Исследователи также обнаружили, что если бы эти метаногенные формы жизни смогли процветать, они бы выделили в марсианскую атмосферу столько метана, что это привело бы к глобальному похолоданию планеты. Тогда микробы были бы вынуждены погружаться все глубже и глубже, пока не исчезли бы. Кроме того, марсианская атмосфера становилась бы все более разреженной, пока не перестала бы обеспечивать их достаточным количеством газа для усвоения.
Однако пока еще очень трудно сказать, как долго Марс мог оставаться пригодным для жизни. Другие неисследованные марсианские места могут однажды обнаружить следы этих форм жизни, включая Равнина Эллада, обширную равнину, вырезанную в результате удара крупной кометы или астероида, когда планета была еще первобытной.