Поки ми займаємося нашим повсякденним життям на Землі, робот на ядерному двигуні розміром з маленький автомобіль катається по Марсу в пошуках скам’янілостей. На відміну від свого попередника Curiosity, марсохід NASA Perseverance явно призначений для «пошуку потенційних доказів минулого життя», згідно з офіційними цілями місії.
Кратер Єзеро був обраний місцем посадки головним чином тому, що він містить залишки стародавнього мулу та інших відкладень, які відкладалися там, де річка впадала в озеро більше ніж 3 мільярдів років тому. Ми не знаємо, чи було життя в цьому озері, але якщо воно було, Perseverance може знайти докази цього.
Ми можемо уявити, що Perseverance натрапляє на великі, добре збережені скам’янілості мікробних колоній — можливо, схожих на капустяні «строматоліти», які бактерії, що працюють на сонячній енергії, виробляли вздовж стародавніх берегів Землі. Скам’янілості, подібні до цих, були б достатньо великими, щоб їх можна було чітко бачити за допомогою камер марсохода, а також могли б містити хімічні докази стародавнього життя, які могли б виявити спектроскопічні інструменти марсохода.
Але навіть за таких надзвичайно оптимістичних сценаріїв ми не були б повністю впевнені, що знайшли скам’янілості, доки не побачимо їх під мікроскопом у лабораторіях на Землі. Це тому, що геологічні особливості, утворені небіологічними процесами, можуть бути схожими на скам’янілості. Їх називають псевдоскам’янілостями. Ось чому Perseverance не просто шукає скам’янілості на місці: вона збирає зразки. Якщо все піде добре, близько 30 зразків буде повернуто на Землю наступною місією, яка планується у співпраці з Європейським космічним агентством (ESA).
Раніше цього місяця NASA оголосило, що особливо інтригуючий зразок, 24-й за рахунком Perseverance і неофіційно названий «Комета Гейзер», приєднався до зростаючої колекції марсохода. Цей походить із оголення під назвою Пік Бунзена, частини скелястого відкладення під назвою Margin Unit, розташованого поблизу краю кратера.
Можливо, ця скеля утворилася вздовж берегової лінії стародавнього озера. Прилади марсохода показали, що на піку Бунзена переважають карбонатні мінерали (основна складова гірських порід, таких як вапняк, крейда та травертин на Землі).
Маленькі зерна карбонату цементуються чистим кремнеземом (схожим на опал або кварц). У прес-релізі NASA цитується Кен Фарлі, науковий співробітник проекту Perseverance, який сказав: «Це такий камінь, який ми сподівалися знайти, коли вирішили досліджувати кратер Джезеро».
Але що такого особливого в карбонатах? І що робить зразок піка Бунзена особливо захоплюючим з точки зору астробіології, вивчення життя у Всесвіті? Ну, по-перше, ця скеля могла утворитися в умовах, які ми б визнали придатними для життя: здатними підтримувати метаболізм життя, яким ми його знаємо.
Одним з інгредієнтів життєздатності є наявність води. Карбонатні та кремнеземні мінерали можуть утворюватися шляхом прямого осадження з рідкої води. Зразок 24 міг випадати в осад із води озера за температур і хімічних умов, сумісних з життям, хоча можуть існувати інші можливості, які потрібно перевірити. Насправді карбонатні мінерали дивовижно рідкісні на Марсі, де завжди було багато CO₂.
У вологому середовищі раннього Марса цей CO₂ повинен був розчинятися у воді та реагувати з утворенням карбонатних мінералів. Аналіз Піка Бунзена та зразка 24, коли він буде відправлений на Землю, може зрештою допомогти нам розгадати цю таємницю. Одна грань оголення має кілька цікавих грубих і смугастих текстур, які могли б прояснити його походження, але їх важко інтерпретувати без додаткових даних.
По-друге, із земних прикладів ми знаємо, що стародавні осадові карбонати можуть давати чудові скам’янілості. До таких скам’янілостей належать строматоліти, що складаються з карбонатних кристалів, що випадають безпосередньо в осад бактеріями. Переконливих прикладів цього Perseverance не бачив.
Є деякі концентричні кругові візерунки в одиниці маржі, але вони майже напевно є ефектом вивітрювання. Однак навіть там, де строматоліти відсутні, деякі стародавні карбонати на Землі містять викопні колонії мікробних клітин, які утворюють примарні скульптури, де оригінальні клітинні структури були замінені мінералами.
Маленький розмір зерна зразка “Кометний гейзер” вказує на вищий потенціал для збереження делікатних скам’янілостей. За деяких умов дрібнозернисті карбонати можуть навіть утримувати органічні речовини — модифіковані залишки жирів, пігментів та інших сполук, з яких складаються живі істоти. Кремнеземний цемент робить таке збереження більш імовірним: кремнезем, як правило, твердіший, інертніший і менш проникний, ніж карбонат, і може захистити викопні мікроби та органічні молекули всередині гірських порід від хімічних і фізичних змін протягом мільярдів років.
Коли ми з колегами написали наукову статтю під назвою «Польовий посібник із пошуку скам’янілостей на Марсі», готуючись до цієї місії, ми чітко рекомендували з цих причин брати проби дрібнозернистих каменів, цементованих кремнеземом. Звичайно, щоб розкрити цей зразок і дослідити його секрети, нам потрібно повернути його на Землю.
Нещодавно незалежний огляд розкритикував плани NASA щодо повернення зразків з Марса як занадто ризиковані, занадто повільні та занадто дорогі. Змінені архітектури місій зараз оцінюються, щоб відповідати цим викликам. Тим часом сотні блискучих вчених та інженерів у Лабораторії реактивного руху НАСА в Каліфорнії втратили роботу через те, що Конгрес США фактично скоротив фінансування повернення зразків з Марса, не спромігшись забезпечити необхідний рівень підтримки.
Повернення зразків з Марса залишається найвищим пріоритетом НАСА в області планетарної науки і його рішуче підтримує спільнота планетознавців у всьому світі. Зразки з Perseverance можуть змінити наш погляд на життя у Всесвіті. Навіть якщо вони не містять скам’янілостей або біомолекул, вони будуть стимулом для десятиліть досліджень і дадуть майбутнім поколінням абсолютно новий погляд на Марс. Будемо сподіватися, що НАСА та уряд США зможуть виправдати назву свого марсохода та витримають.