Ранняя жизнь на Марсе, возможно, уничтожила раннюю жизнь на Марсе, предполагает новое исследование
Жизнь могла исчезнуть на раннем Марсе. Это не так абсурдно, как кажется; что-то вроде того, что произошло на Земле.
Но жизнь на Земле развивалась и сохранялась, а на Марсе – нет.
Свидетельства показывают, что Марс когда-то был теплым и влажным, и атмосфера. В древний Ноев период, между 3,7 миллиардами и 4,1 миллиардами лет назад, на Марсе также была поверхностная вода. Если это так, Марс мог быть пригоден для жизни (хотя это не обязательно означает, что он был обитаем).
Новое исследование показывает, что ранний Марс мог быть гостеприимным для типа организма, который процветал в экстремальных условиях. среды здесь, на Земле. Метаногены обитают в таких местах, как гидротермальные источники на дне океана, где они преобразуют химическую энергию окружающей среды и выделяют метан в качестве отходов. Исследование показывает, что метаногены могли процветать под землей на Марсе.
Исследование называется «Ранняя обитаемость Марса и глобальное охлаждение метаногенами на основе H2». Он опубликован в журнале Nature Astronomy, а старшими авторами являются Режис Феррьер и Борис Сотерей. Ферьер — профессор факультета экологии и эволюционной биологии Аризонского университета, а Сотре — бывший постдокторант группы Ферьера, который сейчас работает в Сорбонне.
«Наше исследование показывает, что под землей ранний Марс мог бы очень вероятно, что они были обитаемы для метаногенных микробов», — сказал Ферьер в пресс-релизе. Однако авторы ясно заявляют, что они не утверждают, что на планете определенно существовала жизнь.
В документе говорится, что микробы могли процветать в пористой соленой породе, которая защищала их от ультрафиолетового излучения и космические лучи. Подземная среда также обеспечивала диффузную атмосферу и умеренную температуру, что позволяло метаногенам сохраняться.
Исследователи сосредоточились на гидрогенотрофных метаногенах, которые поглощают H2 и CO2 и производят метан в качестве отходов. Этот тип метаногенеза был одним из самых ранних видов метаболизма, появившихся на Земле. Однако его «… жизнеспособность на раннем Марсе никогда не оценивалась количественно», — говорится в документе.
До сих пор.
В отношении этого исследования существует критическая разница между древним Марсом и Землей. На Земле большая часть водорода связана с молекулами воды, и очень немногие — сами по себе. Но на Марсе его было много в атмосфере планеты.
Этот водород мог быть источником энергии, необходимым для процветания первых метаногенов. Тот же самый водород помог бы удерживать тепло в атмосфере Марса, делая планету пригодной для жизни.
«Мы думаем, что в то время Марс мог быть немного холоднее Земли, но не таким холодным, как сейчас. сейчас, когда средняя температура, скорее всего, колеблется выше точки замерзания воды», — сказал Ферьер. пористая кора, пропитанная жидкой водой, которая, вероятно, образовала озера и реки, возможно, даже моря или океаны».
На Земле вода бывает либо соленой, либо пресной. Но на Марсе в этом различии, возможно, не было необходимости. Вместо этого вся вода была соленой, согласно спектроскопическим измерениям марсианских поверхностных пород.
Исследовательская группа использовала модели климата, коры и атмосферы Марса для оценки метаногенов на древнем Марсе. Они также использовали модель экологического сообщества земных микробов, которые метаболизируют водород и углерод.
Работая с этими моделями экосистемы, исследователи смогли предсказать, смогут ли популяции метаногенов выжить. Но они пошли дальше; они смогли предсказать, какое влияние эти популяции оказали на окружающую среду.
«После того, как мы создали нашу модель, мы запустили ее в работу в марсианской коре — образно говоря», — сказал первый автор статьи Борис Сотери.
«Это позволило нам оценить, насколько правдоподобной была бы марсианская подземная биосфера. И если бы такая биосфера существовала, как бы она изменила химический состав марсианской коры, и как эти процессы в коре повлияло бы на химический состав атмосферы.»
«Наша цель состояла в том, чтобы создать модель марсианской коры с ее смесью горных пород и соленой воды, позволить газам из атмосферы диффундировать в землю и посмотрим, смогут ли с этим жить метаногены», — сказал Ферьер. «И ответ, вообще говоря, да, эти микробы могли бы зарабатывать на жизнь в коре планеты».
Вопрос заключался в том, насколько глубоко вам нужно было бы пойти, чтобы найти их? По мнению исследователей, это вопрос баланса.
Хотя атмосфера содержала большое количество водорода и углерода, которые организмы могли бы использовать для получения энергии, поверхность Марса все еще была холодной. Не замороженный, как сегодня, но намного холоднее, чем современная Земля.
Микроорганизмы выиграли бы от более высоких температур под землей, но чем глубже вы спускаетесь, тем меньше водорода и углерода доступно.
«Проблема в том, что даже на раннем Марсе на поверхности все еще было очень холодно, поэтому микробам приходилось углубляться в кору, чтобы найти пригодную для жизни температуру», – сказал Сотери.
«Вопрос в том, насколько глубоко должна зайти биология, чтобы найти правильный компромисс между температурой и наличием молекул из атмосферы, необходимых для их роста? Мы обнаружили, что микробные сообщества в наших моделях были бы наиболее счастливы в нескольких сотнях метров.»
Они бы еще долго оставались в верхней части земной коры. Но по мере того, как сообщества микробов сохранялись, поглощая водород и углерод и выделяя метан, они изменили бы окружающую среду.
Команда смоделировала все вышеперечисленные и подземные процессы и их влияние. друг друга. Они предсказали возникающую в результате климатическую обратную связь и то, как она изменила атмосферу Марса.
Команда говорит, что со временем метаногены инициировали бы глобальное похолодание климата, поскольку они изменили химический состав атмосферы. Соленая вода в земной коре замерзала бы на все большую и большую глубину по мере охлаждения планеты.
Это охлаждение в конечном итоге сделало бы поверхность Марса непригодной для жизни. Когда планета остыла, организмы ушли бы глубже под землю, подальше от холода.
Но поры в реголите забились бы льдом, не дав атмосфере достичь этих глубин, и лишение метаногенов энергии.
«Согласно нашим результатам, атмосфера Марса была бы полностью изменена биологической активностью очень быстро, в течение нескольких десятков или сотен тысяч лет», — сказал Сотери. «Удалив водород из атмосферы, микробы резко охладили климат планеты».
Результат? Вымирание.
«Проблема, с которой тогда столкнулись бы эти микробы, заключалась в том, что атмосфера Марса практически исчезла, полностью истончилась, поэтому их источник энергии исчез, и им пришлось бы искать альтернативный источник энергии, — сказал Сотерей.
«Кроме того, температура значительно понизилась бы, и им пришлось бы углубляться в кору. На данный момент очень трудно сказать, как долго Марс продержался бы оставались пригодными для жизни».
Исследователи также определили места на поверхности Марса, где будущие миссии имеют наилучшие шансы найти доказательства древней жизни на планете.
«Приповерхностное население могло бы были наиболее продуктивными, что максимизировало вероятность сохранения биомаркеров в поддающихся обнаружению количествах», — пишут авторы в своей статье. «Первые несколько метров марсианской коры также являются наиболее доступными для исследования, учитывая технологии, которые в настоящее время используются на марсианских марсоходах».
По мнению исследователей, равнина Эллада — лучшее место для поиска доказательств этой ранней подземной жизни, потому что она оставалась свободной ото льда. К сожалению, этот регион является домом для мощных пыльных бурь и не подходит для исследования марсоходом. По мнению авторов, если люди-исследователи когда-нибудь посетят Марс, то Hellas Planitia станет идеальным местом для исследований.
Жизнь на древнем Марсе уже давно не является революционной идеей. Таким образом, более интересной частью этого исследования может быть то, как ранняя жизнь изменила окружающую среду. Это произошло на Земле и привело к развитию более сложной жизни после Великого события оксигенации (GOE).
Ранняя Земля также была населена простыми формами жизни. Но Земля была другой; организмы развили новый путь использования энергии. В ранней атмосфере Земли не было кислорода, и первые жители Земли процветали в его отсутствие. Затем появились цианобактерии, которые используют фотосинтез для получения энергии и производят кислород в качестве побочного продукта.
Цианобактерии любили кислород, а первые жители Земли – нет. Цианобактерии росли в матах, которые создавали вокруг себя область насыщенной кислородом воды, в которой они процветали.
В конце концов, цианобактерии насыщали кислородом океаны и атмосферу, пока Земля не стала токсичной для другой жизни. Метаногены и другие ранние формы жизни на Земле не могут справиться с кислородом.
Ученые не совсем называют смерть всех этих примитивных организмов вымиранием, но это слово близко к этому. Некоторые древние микробы или их потомки выживают на современной Земле, загнанные в бедную кислородом среду.
Но это была Земля. На Марсе не было эволюционного скачка в фотосинтез или что-то еще, что привело бы к новому способу получения энергии. В конце концов Марс остыл, замерз и потерял свою атмосферу. Марс сейчас мертв?
Возможно, марсианская жизнь нашла убежище в изолированных местах в коре планеты.
В исследовании 2021 года использовалось моделирование, чтобы показать, что в недрах может быть источник водорода. Кора Марса, которая пополняется сама. Исследование показало, что радиоактивные элементы в земной коре могут расщеплять молекулы воды путем радиолиза, делая водород доступным для метаногенов. Радиолиз позволил изолированным сообществам бактерий в заполненных водой трещинах и порах земной коры сохраняться миллионы, а возможно, и миллиарды лет.
А Deep Carbon Observatory обнаружила, что жизнь, скрытая в земной коре, содержит до в 400 раз превышает массу углерода всех людей. DCO также обнаружил, что глубинная подповерхностная биосфера почти вдвое превышает объем мирового океана.
Может ли все еще существовать жизнь в марсианской коре, питающаяся водородом, образующимся в результате радиолиза? Есть загадочные обнаружения метана в атмосфере, которые до сих пор не объяснены.
Многие ученые считают, что недра Марса являются наиболее вероятным местом в Солнечной системе для жизни, помимо Земли, конечно. (Извини, Европа.) Может быть, и, может быть, однажды мы его найдем.
Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.
