На Марсе обнаружены органические молекулы, которые ранее там не находили

В образце породы, проанализированном марсоходом NASA «Кьюриосити», обнаружен наиразнообразнейший набор органических молекул, который когда-либо находили на Марсе. Из 21 углеродной молекулы, идентифицированной в образце, семь были обнаружены на Красной планете впервые.

Об открытии сообщают в NASA, передают OstanniPodii.com.

У ученых нет возможности узнать, были ли эти органические молекулы созданы биологическими или геологическими процессами (возможны оба варианта), но их открытие вновь подтвердило, что древний Марс имел химический состав, пригодный для поддержания жизни. Более того, эти молекулы пополняют список соединений, которые, как известно, сохранились в породах даже после миллиардов лет воздействия на Марсе радиации, которая со временем может разрушать эти молекулы.

Результаты исследования подробно изложены в новой статье, опубликованной 21 апреля в журнале Nature Communications.

Образец породы, получивший название «Мэри Эннинг 3» в честь английской коллекционерки окаменелостей и палеонтолога, был отобран в 2020 году на участке горы Шарп, которая миллиарды лет назад была покрыта озерами и ручьями. Этот оазис в далеком прошлом планеты неоднократно расширялся и высыхал, в конечном итоге обогатив эту местность глинистыми минералами, которые особенно хорошо сохраняют органические соединения — углеродные молекулы, являющиеся строительным материалом жизни и встречающиеся по всей Солнечной системе.

Среди вновь идентифицированных молекул есть азотный гетероцикл — кольцо из атомов углерода, содержащее азот. Этот тип молекулярной структуры считается предшественником РНК и ДНК — двух нуклеиновых кислот, являющихся ключевыми для генетической информации.

«Это открытие весьма значимо, поскольку эти структуры могут быть химическими предшественниками более сложных азотсодержащих молекул», — сказала главная автор статьи Эми Уильямс из Университета Флориды в Гейнсвилле. «Азотные гетероциклы ранее никогда не обнаруживались на поверхности Марса и не подтверждались в марсианских метеоритах».

Еще одним захватывающим открытием стал бензотиофен — молекула, содержащая углерод и серу, которая была обнаружена во многих метеоритах. Некоторые ученые считают, что именно эти метеориты, вместе с содержащимися в них органическими молекулами, стали источником пребиотической химии в ранней Солнечной системе.

Химия Марса

Новая статья дополняет прошлогодние находки крупнейших органических молекул, когда-либо обнаруженных на Марсе: длинноцепочечных углеводородов, в частности декана, ундекана и додекана.

«Это лучшее, на что способны "Кьюриосити" и наша команда. Потребовалось привлечь десятки учёных и инженеров, чтобы найти это место, пробурить образец и сделать эти открытия с помощью нашего замечательного робота», — сказал научный руководитель миссии Ашвин Васавада из Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Южной Калифорнии. «Эта коллекция органических молекул еще раз усиливает вероятность того, что Марс в далеком прошлом был пригодным для жизни».

Оба набора результатов были получены с помощью многокомпонентной мини-лаборатории под названием «Анализ образцов на Марсе» (SAM), расположенной в нижней части «Кьюриосити». Сверло на конце роботизированной руки ровера измельчает тщательно отобранный образец породы до состояния порошка, а затем подает его в SAM, где высокотемпературная печь нагревает материал, высвобождая газы, которые приборы в лаборатории анализируют для определения состава породы.

Кроме того, SAM может выполнять «мокрую химию», опуская образцы в небольшую чашку с растворителем. Происходящие реакции могут расщеплять более крупные молекулы, которые иначе было бы трудно обнаружить и идентифицировать. Хотя прибор имеет несколько таких чашек, только две содержат гидроксид тетраметиламмония (TMAH) — мощный раствор, предназначенный для образцов наивысшей ценности. Образец «Мэри Эннинг 3» был первым, который подвергли воздействию TMAH.

Чтобы проверить реакции TMAH с внеземными материалами, авторы статьи также опробовали эту технику на Земле на куске метеорита «Мерчисон», одного из наиболее исследованных метеоритов всех времен. «Мерчисон», которому более 4 миллиардов лет, содержит органические молекулы, которые были распространены по всей ранней Солнечной системе. Было обнаружено, что образец «Мерчисона», подвергнутый воздействию TMAH, расщепляет гораздо более крупные молекулы на молекулы, подобные тем, что были обнаружены в «Мэри Эннинг 3», включая бензотиофен. Этот результат подтверждает, что марсианские молекулы, найденные в «Мэри Эннинг 3», могли образоваться в результате распада еще более сложных соединений, связанных с жизнью.

Недавно «Кьюриосити» использовал свою вторую и последнюю чашку с TMAH во время исследования паутинообразных хребтов, образовавшихся под воздействием древних подземных вод. Команда миссии проанализирует эти результаты для будущей рецензируемой статьи.

Инновации для будущих миссий

Созданный Центром космических полётов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, прибор SAM включает в себя инструменты, напоминающие более крупные лабораторные приборы коммерческого класса. Чтобы разместить такое сложное оборудование в марсоходе, инженеры значительно уменьшили его размеры и разработали способ работы с меньшим потреблением энергии. Ученым пришлось научиться нагревать печь SAM медленнее в течение более длительных периодов, чтобы провести некоторые из этих экспериментов.

«Само по себе было подвигом выяснить, как впервые провести такого рода химические исследования на Марсе», — сказал Чарльз Малеспин, главный исследователь прибора в Годдарде и соавтор исследования. «Но теперь, когда мы приобрели определенный опыт, мы готовы проводить подобные эксперименты во время будущих миссий».

Фактически, Центр Годдарда предоставил несколько компонентов, в частности масс-спектрометр, для версии SAM следующего поколения, которая называется Mars Organic Molecular Analyzer (Анализатор органических молекул Марса), для марсохода Rosalind Franklin Европейского космического агентства. Подобный прибор, Масс-спектрометр Dragonfly, будет исследовать спутник Сатурна Титан на вертолете NASA Dragonfly. Оба прибора смогут проводить «мокрую» химию с растворителем TMAH.

Подробнее о «Кьюриосити»

«Кьюриосити» (Curiosity) построен JPL, который управляется Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене, Калифорния. JPL возглавляет миссию от имени Директората научных миссий NASA в Вашингтоне в рамках программы NASA по исследованию Марса.