Органика на Марсе оказалась старше 3 миллиардов лет

Химический анализ озерных отложений, найденных марсоходом «Кьюриосити» в кратере Гейла, подтвердил наличие в горных породах планеты большого количества различных органических соединений: тиофенов, ароматических и алифатических углеводородов. В статье, опубликованной в Science, ученые пишут, что возраст исследованных минералов, а, значит, и обнаруженных органических веществ составляет около 3,5 миллиарда лет. Вопрос о происхождении марсианской органики остается открытым, ученые пока не исключают ни биологические, ни абиогенные механизмы ее образования.

Наряду с изучением химического состава атмосферы Марса, одна из основных целей марсохода «Кьюриосити» — это исследование минерального состава планеты. Например, благодаря анализу грунта, марсоходу удалось обнаружить в кратере Гейла силикатные отложения песка, которые стали свидетельством существования на Марсе воды 2,3 миллиарда лет назад. Кроме того, анализ химического состава минералов показал наличие на планете органических веществ. В отложениях были обнаружены следы хлорбензола и нескольких хлорпроизводных алканов. Однако, несмотря на то, что присутствие органических веществ было подтверждено несколькими методами, никакой информации о возрасте этих соединений и их возможных источниках получено не было.

На этот раз группа ученых из США, Мексики, Великобритании и Франции под руководством Дженнифер Эйгенброд (Jennifer Eigenbrode) из Центра космических полетов Годдарда NASA провела химический анализ осадочных пород, взятых в двух точках формации Мюррея в холмах Пахрамп. Основу этих пород возрастом около 3,5 миллиардов лет составляют филлосиликаты, сульфаты и оксид железа. При этом, поскольку раньше на этом участке, вероятно, находилось озеро, то эти отложения ученые посчитали подходящим местом для накопления и сохранения органических веществ. Поэтому авторы исследования изучили химический состав этих минералов и действительно обнаружили в них следы органических соединений.

Для этого ученые проанализировали состав газов, выделившихся в результате высокотемпературного пиролиза образцов грунта при температурах от 500 до 820 градусов Цельсия в химической лаборатории SAM на борту марсохода. Вся газовая смесь была проанализирована непосредственно во время нагревания с помощью масс-спектрометрии, и образец смеси был взят для дополнительного исследования с помощью метода, сочетающего газовую хроматографию и масс-спектрометрию.

В результате первичного анализа газов удалось показать наличие в отложениях большого количества серосодержащих соединений: тиофена (C₄H₄S), 2- и 3-метилтиофенов (C₅H₆S) и метантиола (CH₄S). О возможном наличии других серосодержащих органических молекул можно судить только по довольно слабым пикам в спектре. Присутствие серосодержащей органики подтверждается и наличием в смеси неорганических газов, содержащие водород, серу, углерод и кислород. Что интересно, молекулярного водорода в этой смеси обнаружено не было.

Кроме молекул, содержащих в своем составе серу, спектроскопические данные также показали наличие в газовой смеси бензола (C₆H₆), толуола (C₇H₈), нескольких алкилбензолов состава C₈H₉ и, возможно, хлорбензола (C₆H₅Сl). Также было показано присутствие алифатических органических молекул, но их точного состава установить не удалось. Наличие в органических молекулах атомов азота и кислорода, по словам ученых, также возможно, но судить об этом наверняка по полученным данным нельзя.

Более подробный анализ с использованием газовой хроматографии подтвердил наличие в минералах тиофена и его производных. Присутствие в смеси газов ароматических молекул ученые также не исключили, однако однозначных выводов из этого анализа сделать не удалось. При этом данные по алифатическим соединениям не подтвердили результаты первичного анализа, и по этим измерениям можно точно говорить лишь о присутствии таких молекул в отложениях, но не об их точном составе.

Такое большое количество серосодержащих молекул авторы работы объясняют устойчивостью этих веществ. При этом ученые отмечают, что все обнаруженные органические группы могут быть частями каких-то более сложных молекул. Вопрос же о точном происхождении этих веществ так и остается открытым: нельзя исключать ни биологические, ни геологические источники, ни возможное попадание органических соединений на Марс с метеоритом. Однако сейчас наверняка можно утверждать о том, что 3,5 миллиарда лет назад эти вещества на планете уже были.

Напомним, что кроме органических веществ в осадочных породах на поверхности Марса, ученые также обнаружили метан в атмосфере планеты. Точный механизм появления газа в атмосфере также пока неизвестен, однако последние данные позволяют предположить, источником метана на Марсе могут быть газовые клатраты спрятанные под поверхностью планеты.

Александр Дубов