Яким може бути життя на Марсі? Відповідь криється під поверхнею Землі

Щоб уявити життя, що могло зберегтися глибоко під поверхнею Марса, варто поглянути на деякі з найглибших і найдавніших форм живих організмів на нашій власній планеті.

Марс - не просто червона планета, це ще й волога планета. 12 серпня американські дослідники повідомили, що глибоко в скелястій корі Марса приховані великі обсяги води у рідкому стані.

Такі дані передав апарат NASA Mars Insight Lander, який за чотири роки зафіксував понад 1300 землетрусів на поверхні планети.

Дослідники на чолі з геофізиком Каліфорнійського університету Вашаном Райтом вивчили сейсмічні хвилі, що досягли посадкового модуля, і дійшли висновку, що вони пройшли крізь шари вологих порід.

Хоча поверхня Марса є пустелею, дані Райта свідчать про те, що на глибині від 11,5 до 20 км є значні обсяги води.

"Якщо вони не помилились, - каже Карен Ллойд, мікробіолог з Університету Південної Каліфорнії в Лос-Анджелесі, - це кардинально змінює ситуацію".

Підземні води на Марсі відкривають можливість підземного життя на цій планеті.

Кілька останніх десятиліть виявили, що глибоко всередині Землі прихована величезна біосфера. Тепер виглядає так, що те саме може бути й на Марсі.

Марсіанське життя, якщо воно існує, цілком може бути підземним.

Глибинна біосфера

Понад 30 років біологи збирали докази того, що глибоко під землею існує життя.

Дослідники бурили вглиб морського дна та континентів, знаходячи життя в осадових відкладеннях та навіть шарах і кристалах твердих порід.

Більшість цих мешканців темряви є одноклітинними мікроорганізмами, як-от бактерії та археї. Ці дві величезні групи є найдавнішими відомими формами життя на Землі: вони існували понад три мільярди років тому - задовго до тварин і рослин.

Протягом останніх 20 років вчені також зʼясували, що глибинна біосфера різноманітна.

"Насправді глибоко під землею живе досить багато різних типів організмів", - каже Кара Магнабоско, геобіолог зі Швейцарської вищої технічної школи Цюриха.

Бактерії поділяють на великі групи, які називають типами. Вченим поки що вдалося ідентифікувати лише кілька десятків типів з приблизно 1300.

"Практично всі ці типи можна знайти під землею", - каже Магнабоско.

Бактерії, які живуть глибоко під землею, не можуть отримувати енергію від сонячного світла, як це роблять фотосинтезувальні організми на поверхні.

"Важливо відзначити, що вони загалом не залежать від Сонця", - каже Ллойд.

Вони також не отримують поживних речовин згори. Багато з цих глибинних екосистем "повністю відірвані від поверхні", каже Магнабоско.

Натомість ці екосистеми засновані на хемосинтезі.

Мікроби отримують енергію через хімічні реакції, поглинаючи речовини з навколишніх каменів і води.

Вони можуть, приміром, використовувати як вихідний матеріал такі гази, як метан або сірководень.

"Під поверхнею відбувається чимало різних хімічних реакцій, - каже Ллойд. - Ми весь час шукаємо нові реакції, які підтримують життя".

Хемосинтетичні мікроби можуть здаватися чужорідними, адже їх мало коли можна зустріти на сонячних ділянках поверхні. Вони обмежені морськими глибинами та твердим підземним шаром.

Але це одні з найдавніших організмів на Землі. Деякі гіпотези про походження припускають, що перше життя на Землі було саме хемосинтетичним.

Хоча під землею переважно мешкають одноклітинні мікроби, там є й кілька рідкісних тварин.

У 2011 році дослідники виявили у шахтах Південної Африки в тріщинах порід на глибині 1-3,6 км черв’яків-нематод.

Вода в цих тріщинах існувала щонайменше 3000 років, а значить, нематоди могли мешкати там також впродовж тисячоліть.

Подальші дослідження 2015 року виявили плоских черв’яків, коловерток і членистоногих у тріщинах на глибині 1,4 км. Тварини харчувалися тонкою плівкою мікробів на поверхні скелі.

Глибокі підземні шари здаються надзвичайно складним місцем для життя. Утім, є багато гірських порід, у яких мікроорганізми можуть цілком процвітати.

У 2018 році Магнабоско та її колеги спробували оцінити обсяг біомаси, що мешкає під континентами. Вчені об’єднали дані про кількість і різноманітність клітин, отримані з бурових майданчиків по всьому світу.

Вони підрахували, що під континентами Землі живе від 2 до 6 × 10^29 клітин. Для порівняння, у Всесвіті, який ми можемо спостерігати, лише близько 10^24 зірок.

"Під нашими ногами величезна кількість організмів", - каже Магнабоско.

За її словами, близько 70% усіх бактерій і архей на Землі мешкають під землею.

Наскільки глибоко простягається біосфера вглиб нашої планети, поки неясно.

Ймовірно, життя має верхню межу температури, але ми не знаємо, яка вона.

На поверхні розплавленої лави не може бути життя, але деякі мікроби здатні витримувати дивовижну спеку: архей під назвою Methanopyrus kandleri може виживати та розмножуватися при температурі 122C.

Межа підземного життя, втім, може пролягати досить глибоко. Дослідження зразків із грязьового вулкана 2017 року показало, що живі організми можуть існувати на глибині 10 км під морським дном.

"Є великі частини надр переважно під нашими океанами, де насправді нічого не відбувається мільйони років", - каже Ллойд.

Через відсутність поживних речовин і неможливість втекти мікроби в цих місцях мають дуже мало їжі.

"Це означає, що вони просто не мають енергії для створення нових клітин", каже дослідниця. Тому вони уповільнюють свій метаболізм і перебувають у стані спокою. "Цілком можливо, що одна клітина може жити тисячі років або довше".

Саме такий тип життя – заснований на хімічних реакціях між камінням і водою, і, можливо, з надзвичайно повільним метаболізмом – може ховатися глибоко під поверхнею Марса.

Марсіанські мікроби

Поки що ми не маємо прямих доказів існування життя на Марсі - попри десятиліття безпілотних місій на червону планету.

Її поверхня суха й холодна - в камеру марсохода ще ніколи не потрапляв жоден живий організм.

Однак каньйони на поверхні Марса переконливо свідчать про те, що мільярди років тому тут була вода. Частково ця вода, ймовірно, загубилася в космосі, але команда Райта впевнена, що більша її частина перебуває під землею.

"Ми знаємо, що вода є необхідною умовою життя", - каже Ллойд. Тож, можливо, поверхня Марса раніше була придатною для життя, а тепер воно лишилося під поверхнею.

"Я завжди припускала, що життя на Марсі десь поховане", - каже науковиця.

"Ті самі процеси, які відбуваються в нашій землі, можуть відбуватися й на Марсі", - каже Магнабоско.

Найбільш переконливим доказом життя на червоній планеті є шлейфи метану в марсіанському повітрі, які змінюються залежно від сезону.

На Землі метан часто виробляють мікроорганізми, тому газ може бути відходами підземного життя. Однак Ллойд закликає бути обережними. "Метан може зʼявитися й через інші причини".

Крім того, існує багато інших перешкод для життя під поверхнею Марса.

"Живі організми потребують не лише води, - каже біологиня. - Їм потрібна енергія та середовище існування".

Ми ще не знаємо, чи достатньо великі пори в марсіанській породі для мікробів. І який хімічний склад глибинних порід, адже вони мають бути джерелом хімічної енергії.

Утім, найбільшою загадкою залишається питання, як взагалі виникло життя.

Оскільки ми не знаємо, як перші живі істоти утворилися з неживого матеріалу, ми не знаємо, чи були такі умови на Марсі.

"Але якщо життя могло виникнути на Марсі, - додає Ллойд, - у нього є дуже хороші шанси вижити до сьогодні".

Якщо ця марсіанська глибинна біосфера існує, як її знайти?

Очевидна ідея полягає в тому, щоб пробурити поверхню Марса. Але бурити доведеться на глибину 10 км чи більше - непросте завдання навіть на Землі.

Робити це на планеті, де немає повітря чи проточної води, значно складніше.

Однак має бути й інша можливість знайти докази.

Запланована місія NASA Mars Sample Return привезе на Землю марсіанські камені, і ці зразки можуть містити сліди життя.

"Нам потрібно дослідити, звідки взявся метан", - каже Ллойд. Поки що ми цього не знаємо.

"Якщо ми виявимо, що метанові шлейфи походять з водяних кишень", це стане доказом існування життя, каже вона.

Є ще один спосіб.

Гарячі джерела на Землі викидають воду з її глибин на поверхню.

"На Марсі є давні грязьові вулкани, - каже Ллойд. - Навколо них мають бути зразки породи, що потрапили на поверхню з-під землі".

Звісно, перш ніж ми отримаємо остаточну відповідь, можуть минути десятиліття.

Ця відповідь може розчарувати. Марс набагато менш тектонічно та гідрологічно активний, ніж Земля, а тому живих організмів на ньому може бути або вкрай мало, або їх взагалі там не існує.

"Ми можемо шукати життя, яке вже давно не існує, - каже Ллойд. - У такому випадку все, що ми можемо знайти, це скам’янілості, а не живі організми".

"Однак і вони, звісно, будуть доказом життя на Марсі", - каже науковиця.

Майкл Маршалл - науковий журналіст-фрілансер, автор книги "Загадка буття: генії та диваки, які шукають походження життя на Землі".