Марс улыбнулся жизни глиной

В феврале учёные, казалось, похоронили всякую надежду на то, что Марс когда-то мог быть пригодным для жизни. Да, вода здесь была в достаточно значительных количествах, подтвердили они на основании данных, собранных марсоходом Opportunity на Меридианном плато Марса. Но жить в этой воде было невозможно, поскольку она представляла собой насыщенный раствор солей серной кислоты, в котором образовывались сульфаты, дошедшие до наших дней. Раствор представлял чрезвычайно кислую среду, жить в которой известные нам микробы не в состоянии, и этот «рассол» наверняка погубил все возможные формы жизни.

Однако судить об условиях на всей планете по её крохотному участку, который до сих пор исследует Opportunity, – значит делать слишком сильное обобщение. Как показывают данные, собранные инструментами космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, гидросфера древнего Марса была куда разнообразнее, чем может показаться с первого взгляда. Более того, Джон Мастард, ведущий автор опубликованной в последнем выпуске Nature работы, считает, что 4 миллиарда лет назад условия на Марсе вполне подходили для развития жизни:

«В течение долгого времени Марс был не горячим кипящим котлом, а благотворной водной средой [для развития живых организмов]», – говорит Мастард .

По его словам, в некоторых водных резервуарах температура долгое время составляла около 100-200^oC, а среда была совсем не кислой. Это вполне подходит для некоторых форм жизни.

На такие размышления команду американских и французских учёных числом почти в 40 человек навело изучение глинистых минералов, содержащих молекулы воды или гидроксильные группы в своей кристаллической структуре. Для формирования таких минералов нужен длительный контакт алюмосиликатов с водой, способной вымыть и заместить атомы металлов, существенно «разбавив» их концентрацию в камне.

Впервые эти соединения в конце 2005 года разглядела в выходах древнейшей марсианской породы спектроскопическая аппаратура OMEGA, установленная на европейской исследовательской станции Mars Express. Однако замечены они были лишь в нескольких местах, а возможностей прибора не хватило, чтобы точно определить состав этих минералов. Спектры многих из них похожи, и отличить по ним один минерал от другого сложно, к тому же пространственное разрешение OMEGA невелико, и в итоге он получал спектр участков поверхности Марса, на которых могли присутствовать одновременно разные минералы.

Инструмент CRISM американского космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter в поисках глины на Красной планете оказался гораздо удачливей. Анализируя спектральные данные, собранные им за последние годы, Мастард и его коллеги, в числе которых и Франсуа Пуле, открывший 2,5 года назад первую марсианскую глину, нашли тысячи мест на Марсе, где на поверхность выходит глина.

Более того, здесь нашлись следы присутствия нескольких типов глины, для образования которых нужны совершенно различные гидрологические условия.

Большинство районов выхода глинистых минералов на поверхность лежат в южных – гористых и испещрённых кратерами – районах Марса, которые совсем непохожи на Меридианное плато, по которому до сих пор ползает Opportunity. Если под колёсами марсохода нашлись минералы, для образования которых нужна кислая среда, то большая часть глинистых минералов, описанных в статье Мастарда, образуются в среде нейтральной или умеренно щелочной.

В некоторых районах относительное обилие разных видов глины нельзя объяснить выветриванием потоками жидкости с каким-то одним значением pH, а значит, химические условия для образования минералов менялись со временем. Возможно, из-за постепенного вымывания разных солей из породы или просто ввиду того, что разные виды глины образовывались на различных этапах марсианской истории.

Хотя образованные взаимодействием с водой минералы широко распространены по планете, вода по поверхности Марса растекалась или недолго, или недалеко.

Учёные нашли лишь несколько участков поверхности планеты, на которых присутствуют следы каолинита – известной всем «белой глины», которая образуется при длительном взаимодействии минералов-предшественников с большими объёмами текущей воды. Все выходы каолинита на поверхность – не более двух сотен метров в поперечнике, а то и десятки метров. Выходы минералов группы монтмориллонита простираются на километры и десятки километров; для них также нужно много воды, однако она может быть стоячей.

Учёные также не исключают, что значительное количество воды могло находиться под поверхностью Марса на глубине 4–5 километров: следы глинистых минералов находятся в древнейшей породе, поднятой с таких глубин при образовании крупных кратеров в период интенсивной метеоритной бомбардировки. Они покрывают и склоны ударных образований, и поверхность центральных горок.

В то же время часть глины была явно принесена разливами рек, как показывает пример кратера с подходящим названием Езеро (на языках многих западных и южных славянских народов это слово, как нетрудно догадаться, означает «озеро»). Около месяца назад аспирантка Мастарда и соавторша нынешней работы в Nature Бетани Элманн опубликовала в Nature Geoscience работу, в которой с коллегами подробно исследовала этот кратер и разливы древней реки по его дну. Скорее всего, река эта текла лишь однажды – когда вал кратера был прорван водой, накопившейся в обширном каньоне, примыкающем к кратеру снаружи.

По её мнению, отложения в «дельте» этой реки – лучшее место для поиска возможных останков живых существ, так как их следы хорошо сохраняются в глине.

Так или иначе, жидкая вода с поверхности Марса исчезла более 3,5 миллиардов лет назад (плюс-минус сотню миллионов лет), с окончанием так называемого ноевой эпохи – первого этапа геологической истории планеты. В более поздней породе следов значительного присутствия H₂O не находится – по крайней мере, она никак заметным образом не сказывается на образовании новых минералов.

И хотя некоторые учёные полагают, что изредка бурные потоки воды могут прорываться из-под поверхности Марса и поныне (ну или по крайней мере в последние 10–20 миллионов лет), большинство специалистов смотрят на такие утверждения с большим сомнением. Для большинства из них вода на Марсе осталась в прошлом.