Когда астробиологи говорят о жизни в других местах Солнечной системы и за ее пределами, то часто используют выражение – «жизнь, с которой мы знакомы». И это не просто красивые слова. А осознание – мы действительно до конца не знаем, что такое жизнь. Не знаем о том, как зародилась жизнь на Земле, как она могла возникнуть на других планетах, в пыли которых пока не обнаружены человеческие следы.

Если мы найдем следы жизни на Марсе, то сможем ли мы их идентифицировать?

Самые древние доказательства жизни на Земле – как минимум те, по поводу которых нет споров и противоречий – относятся к древнему периоду около 3,5 миллиардов лет назад. Все ископаемые свидетельства еще более древнего времени изменились за неузнаваемости.

Большинство исследователей планет единодушны: даже многие миллиарды лет назад, когда из-за углекислого газа на Марсе была более плотная атмосфера, когда было теплее и влажнее, когда вода благодаря высокому давлению даже при марсианских температурах сохраняла жидкую форму, все равно планете не хватало некоторых элементов, позволяющих развиваться большим и сложным формам жизни. На дворе уже не вторая половина XIX века и не начало XX, когда часть общества была увлечена известной теорией о каналах на Марсе, которые могли быть результатом деятельности форм разумной жизни. В 70-х годах прошлого столетия зонды двух миссий Viking разрушили эти иллюзии, прислав первые фотографии поверхности красной планеты. В наши дни, когда вокруг Марса летает множество искусственных спутников, а его поверхность бороздят марсоходы, ясно, что там нет никакой системы каналов древней цивилизации. В научном сообществе говорят лишь о микроскопических формах жизни, а заметить биоподписи в каком-либо минерале, существующем три миллиарда лет – задача куда более сложная.

«Любые следы жизни на Марсе, скорее всего, будут очень неоднозначны и трудно опознаваемы, а не очевидны», - с осторожностью прогнозирует директор Лаборатории астробиогеохимии Лаборатории реактивного движения NASA Кен Уиллифорд, участвующий в миссии Perseverance.

Даже если марсоход Perseverance обнаружит такие же биоподписи, которые на Земле принято считать надежными доказательствами существования древней жизни, то в случае с Марсом научное сообщество не будет торопиться с выводами, а сначала отправит образцы на Землю для исследования в лабораториях с самыми мощными и современными методами и инструментами. "На карту поставлено слишком многое", - предостерегает от поспешных сенсационных открытий Уиллифорд.

Пока единственное место по Вселенной, где, как мы уверены, существует жизнь – это Земля. Обнаружение следов жизни в других местах докажет, что наш дом – не единственный оазис жизни в Солнечной системе. Как и в необъятной для разума огромной Вселенной. «Это могло бы стать очень интересным научным открытием, доказывающим, что жизнь может зародиться где угодно», - согласен Паулс Ирбинс, президент Латвийской ассоциации космической индустрии, который в свое время участвовал в приостановленном сейчас, к сожалению, проекте Mars One в качестве кандидата миссии на Марс.

«Чем больше мы исследуем Солнечную систему и далекие экзопланеты, тем больше открываем совершенно незнакомые нам миры. Поэтому наша цель – выйти за рамки нынешнего понимания и найти способы поиска жизни «такой, какой мы ее не знаем», - говорит ведущий исследователь проекта NASA Laboratory for Agnostic Biosignatures и доцент Университета Джорджтауна Сара Стюарт Джонсон, которая вместе с коллегами в 2018 году получила грант в размере 7 млн долларов на изучение иных форм жизни.

Однако сейчас сконцентрируемся на жизни, которая нам знакома.

То, что где-то существуют благоприятные для жизни условия, не гарантирует, что она там существует. Но без этих условий у жизни вообще нет шансов.

Что необходимо, чтобы даже в экстремальных условиях могли развиваться и существовать примитивные формы жизни? Нужна жидкость (вода), энергия (от Солнца, от геологической активности), а также конкретные химические соединения.

Чтобы узнать, насколько экстремальными бывают условия, даже не нужно отправляться в космос. О таких условиях мы можем получить представление, изучив не слишком привлекательные места родной планеты. И убедиться - отдельные формы жизни гораздо более устойчивы и менее требовательны к таким «удобствам» как достаточная влажность, относительно стабильная температура, кислотность и питательные вещества. Некоторые из этих мест, на первый взгляд, не сильно отличаются от марсианских.

Пустыня Атакама в Чили выглядит абсолютно безжизненной. Это одно из самых засушливых мест в мире, и в отдельные годы уровень осадков может составлять всего восемь миллиметров за весь год. Для сравнения: в Латвии за год уровень осадков достигает 700 миллиметров, а бурная летняя гроза за один день дает 30-50 миллиметров осадков. Из-за отсутствия влаги в пустыне на поверхности земли образуется соляная корка, что делает это место совершенно непривлекательным для жизни. «Ты можешь проехать по пустыне Атакама сотни километров и не увидеть ни одной травинки или чего-то подобного», - пояснила изданию Science микробиолог Аризонского университета Джулия Нильсон. Но даже в этой земле, которая кажется мертвой, исследователи нашли доказательства выносливости некоторых форм жизни - колонии микробов.

Некоторые исследователи оппонируют, что найденные в экспедициях микроорганизмы не местные, а были занесены туда из других мест потоками воздуха или теми самыми ничтожными в Атакаме осадками. И что эти микробы обречены умереть в пустыне. Однако оптимистов такой скепсис не останавливает. И один из таких ученых – Дирк Шульц-Макуч, астробиолог Берлинского Технического университета. «Мне нравится отправляться в места, в которых, как люди говорят, ничто не выживает. Мы решили испробовать иные подходы и применить другие методы поиска грибов, бактерий и вирусов», - рассказывает исследователь. Анализ образцов, собранных за три года на восьми участках в пустыне Атакама, показал, что признаки жизни можно найти в самых засушливых районах пустыни, а не только в относительно влажной прибрежной зоне. Конечно, жизнь активизируется после осадков. Команда Шульца-Макуча пришла к выводу - хотя большая часть бактерий после двух лет засухи исчезла, остается возможность копать глубже на пятьдесят сантиметров, чтобы найти отдельные колонии живых микроорганизмов. В «тяжелые времена» эти организмы, похоже, могут «задержать дыхание» в ожидании лучших условий, что дает ученым надежду – возможно, нечто аналогичное происходит и на Марсе. Шульц-Макуч считает, что поиски жизни в пустыне Атакама могут служить моделью и для красной планеты.

Известно, что конкретные микроорганизмы способны выживать не только в экстремально сухих, но и в экстремально холодных, или напротив, очень жарких местах.

«На Земле жизнь обнаруживалась и в горячих источниках, где температура была 100-120 градусов по Цельсию. Они находятся на большой глубине под водой, где высокое давление, поэтому вода при такой температуре находится в жидком состоянии, - поясняет ведущий исследователь Института микробиологии и биотехнологии Латвийского Университета Янис Лиепиньш. - Есть разные бактерии, которые способны выжить и размножаться только там и только в такой среде – например, Strain 121. Такая бактерия может выжить только при 121 градусе по Цельсию. К тому же на глубине, где живут такие бактерии, не светит солнечный свет, от которого получает энергию вся экосистема Земли. Этот организм медленно получает энергию от редуцирования железа, в свою очередь, углекислый газ и другие встречающиеся в термальных источниках соединения служат для него строительными элементами. Также эта бактерия использует для своих метаболических процессов очень простые вещества. Другой пример – в Йеллоустоунском национальном парке в не столь глубоких источниках с температурой +81 градус растет и хорошо себя чувствует известный микроорганизм - бактерия Thermus aquaticus. Известный, поскольку фермент ДНК-полимераза этого микроорганизма широко используется в молекулярной биологии, генной инженерии и т.д.».

Отдельные организмы Земли способны выживать при очень низких температурах. В Антарктиде живут целые колонии микроорганизмов, однако их жизнедеятельность очень медленная.

С Землей вроде бы все ясно. Но что из мы знаем о Марсе?

Даже когда на Марсе была более плотная атмосфера, что создавало тепличный эффект и лучше удерживало получаемое от Солнца тепло, никакого тропического рая на планете не было. Это было около четырех миллиардов лет назад, когда нашей Солнечной системе было всего каких-то 500 миллионов лет, а юное Солнце было куда более тусклым. Соответственно, и Земля, и Марс получали меньше тепла, чем сейчас – меньше, чем нужно, чтобы на поверхности вода сохранялось в жидкой форме, необходимой для зарождения жизни. Но хотя энергия, выделяемая Солнцем, составляла тогда 25% от нынешней, есть надежные доказательства, что уже не только на Земле, но и на Марсе была жидкая вода. Это называется парадоксом тусклого нового Солнца. Найти объяснения этому явлению – уже большой вызов, когда речь идет о развитии жизни на Земле. И еще больший, если мы говорим о более холодном и отдаленном от Солнца Марсе.

Энергия Солнца – не единственный способ получения планетой жидкой воды. Тепло возникает и в результате геологической активности и деятельности вулканов. На Марсе находится самый большой в Солнечной системе вулкан Olympus Mons, который вместе с двумя другими гигантскими вулканами сфотографировал зонд ОАЭ Hope.

Ученые предполагают, что тепло могло выделяться и в результате распада радиоактивных изотопов под ледяным покровом, где растаявший лед образовывал озера и реки. О том, что когда-то на Марсе была вода, свидетельствуют геологические образования, в том числе и напоминающее дельту реки у кратера Езеро , которое изучает марсоход Perseverance. И это место одно из лучших для поиска следов жизни . Ясно, что вода на Марсе существует в виде льда преимущественно в ледяных «шапках» полюсов, но не только.

«Вероятно, что на глубине еще могут быть небольшие резервуары с жидкой водой. Марс охлаждался очень постепенно, на нем были большие вулканы, он был более геологически активным и был теплее, чем сейчас», - говорит Илгонис Вилкс.

С этим согласен и микробиолог Янис Лиепиньш: «Сейчас кажется, что на поверхности Марса нет жидкой воды. Атмосфера планеты такова, что если бы вода на поверхности была, она бы очень быстро испарялась. Однако проведены различные замеры, которые показывают, что под поверхностью могут быть резервуары с водой поблизости от полюсов планеты, по оценкам – они очень соленые. Вопрос – насколько соленые? Дискуссия сейчас идет о том, действительно ли в этих озерах жидкая вода, или же смесь льда, грязи и жидкой воды. В зависимости от агрегатного состояния воды, она может или не может поддерживать рост и метаболизм живых организмов».

Итак, с теплом и водой все относительно ясно. А есть ли на Марсе «правильная химия»? И здесь есть отличные новости – два года назад в издании Science было опубликовано исследование об успехах марсохода Curiosity при анализе образцов, взятых в кратере Гейла в 2014 и 2015 годах. Это первые очень убедительные доказательства присутствия на Марсе сложных органических молекул, следы которых сохранились до наших дней в богатых соединениями серы отложениях в кратере Гейла.

«Это важное открытие. Это доказывает, что на Марсе есть места, особенно под верхним слоем, где органические молекулы хорошо сохранились», - цитировало в 2018 году издание ведущего исследователя миссии NASA по зондированию Марса Phoenix и химика Университета Тарфа Сэмюэля Кунавеса.

Сера, возможно, помогла органическим молекулам сохраниться даже тогда, когда горные породы попали под воздействие всех неблагоприятных условий и в картере Гейла уже не было воды. Обнаружение органических молекул – еще не доказательство, что на Марсе когда-то существовала жизнь. Curiosity не может изучить происхождение этих молекул, которое может быть связано и с небиологическими процессами. Но это сигнал «продолжать копать», и это задача нового марсохода Perseverance.

«Есть надежда, что мы найдем достаточно убедительные доказательства - органический материал с характерной текстурой колоний микроскопических организмов или что-то подобное. Однако нам все равно придется проверить и убедиться, что это не было вызвано странным небиологическим процессом. Для этого образцы должны быть доставлены на Землю и изучены в лабораториях », - объясняла изданию New Scientist Бриони Хорган, исследователь планет из Университета Пердью в США.

Везде, где появляется человек, начинается загрязнение. На Марсе речь, конечно, не о пластиковых пакетах или старых покрышках, а о биологическом загрязнении. Если в собранных образцах обнаружатся следы жизни, мы должны быть уверены, что это действительно проявления жизни на Марсе, а не завезенная космическим кораблем колония бактерий или образец, зараженный на Земле. В подобных миссиях нужно следовать чрезвычайно высоким стандартам, чтобы максимально снизить риск биологического загрязнения. Поэтому космические аппараты и их оборудование обрабатывается как химическими веществами, так и термически. В 2022 году на Марс отправится миссия Европейского космического агентства, в рамках которой оборудованный сложными специальными инструментами ровер ExoMars будет искать следы жизни. Для разработки марсохода Airbus и Thales Alenia Space создали биологически контролируемые лаборатории, где можно построить полностью стерильный аппарат.

«Если на Марсе есть жизнь, то мы не хотим случайно завезти туда конкурирующую форму жизни, которая способна уничтожить колонии микробов на Марсе», - указал в интервью The Guardian Кейси Дрейер, представитель негосударственной организации-популяризатора исследований космоса The Planetary Society.

Когда на Землю прибудут образцы с Марса (это может случиться в ближайшие 10-15 лет), нужно проявить осторожность, интерпретируя результаты. Вспомним, почти 25 лет назад огромный резонанс вызвало сообщение о «марсианском» метеорите ALH84001, найденном в Антарктиде еще в 1984 году. Ученые считали, что камень образовался четыре миллиарда лет назад, а на Землю попал примерно 13 тысяч лет назад. В 1996 году, опираясь на ряд признаков, ученые сообщили – на метеорите видны окаменелые микробиологические следы. Об этой сенсации говорил даже президент США Билл Клинтон.

Вскоре после этого исследователь планет Тимоти Свиндл провел неформальный опрос, чтобы выяснить, какое мнение доминирует в научном сообществе. Большинство из 100 опрошенных ученых оказались настроены к сообщению о древней жизни на Марсе скептически, хотя не считали, что такую новость нужно сразу отметать как абсолютную глупость. Дискуссии об этом не закончены и, вероятнее всего, еще будут продолжаться.

«Конечно, если подтвердится существование жизни на Марсе, будет важно понять – аналогична ли эта жизнь той, с которой мы знакомы на Земле. Если такие аналогии есть, будет интересно понять, кто кого инфицировал и где жизнь зародилась раньше. Возможно, что колыбель жизни – Марс», - говорит микробиолог Янис Лиепиньш.

Отвечая на вопрос, каковы шансы найти в один прекрасный день жизнь на Марсе, Илгонис Вилкс отвечает, что «50 на 50», и точно не на поверхности планеты. «На Марсе нет такой плотной атмосферы, как на на Земле, поэтому поверхности достигает ульрафиолетовое излучение - она условно стерилизуется. Потому сейчас считается, что никакая жизнь на поверхности Марса существовать не может. Если она там и есть, то лишь где-то под землей. Исходя из нашего понимания, что такое жизнь и какую жизнь мы ищем, она всегда ассоциируется с жидкой водой. Это всегда должно быть место, где длительно есть жидкая вода. На Марсе таких мест пока не обнаружено».

Пока.

Agnostic Biosignatures," And the Path to Life as We Don't Know It
Will We Recognize Life on Mars When We See It?
Microbes found in one of Earth's most hostile places, giving hope for life on Mars
Procesi un faktori, kas ietekmē klimata veidošanos
A Short History of Martian Canals and Mars Fever
Fantastically Wrong: One Astronomer's Quest to Expose the Alien-Built Canals of Mars
Groundwater production from geothermal heating on early Mars and implication for early martian habitability
Organic matter preserved in 3-billion-year-old mudstones at Gale crater, Mars
Building Blocks of Life Found on Mars
Curiosity's Mars Methane Mystery Continues