Раскрыт секрет происхождения марсианской органики

Учёные, похоже, раскрыли секрет происхождения органического вещества в метеоритах, прилетевших с Красной планеты. Образование органики происходит благодаря естественным "аккумуляторам", состоящим из воды, солей и вулканических пород. Что приятно, подобные процессы могут идти на многих телах Солнечной системы. 

Такие выводы сделаны в научной статье, опубликованной в журнале Science Advanced группой во главе с Эндрю Стилом (Andrew Steele) из Научного института Карнеги в США.

Напомним, что белки, жиры, углеводы, ДНК, РНК и многие другие молекулы, без которых невозможно представить себе живой организм, относятся к органическим веществам. Конечно, не вся органика является составной частью живых существ или образуется с их участием, поэтому ставить знак равенства между органикой и жизнью не следует.

Однако наличие подобных молекул – важнейшее условие для появления биосферы. По-видимому, только органическая химия способна обеспечить то многообразие, гибкость и сложность химических процессов, которое необходимо для существования даже самому примитивному микробу. Поэтому в среде учёных так велик интерес к органическим веществам внеземного происхождения.

В 2012 году команда во главе с всё тем же Стилом изучила углерод из органических молекул, обнаруженных в составе десяти марсианских метеоритов. Исследователи пришли к двум выводам, приятному и не очень. Хорошей новостью стало то, что эта органика образовалась на Марсе (а не была привнесена загрязнением на Земле). Плохая новость: она не является продуктом жизнедеятельности живых организмов.

Каким же образом она в таком случае образовалась? Это и выясняли авторы недавнего исследования.

"Выявление процессов, в ходе которых образуются органические углеродные соединения на Марсе, представляет огромный интерес для определения его потенциала обитаемости", – констатирует Стил.

Учёные использовали три образца марсианских метеоритов. Первый из них – Тиссинт (Tissint), упавший в 2011 году в Марокко. Второй – Нахла, обнаруженный в Египте в 1911 году. Третьим стал NWA 1950, найденный в Марокко в 2001 году. Во всех этих небесных камнях ранее обнаружились вкрапления марсианской органики.

Метеориты подверглись самому тщательному анализу. Среди использованных методов оказалась как привычное разглядывание образца в оптический микроскоп, так и рамановская спектроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, наномасштабная масс-спектрометрия вторичных ионов, спектроскопия рентгеновского поглощения вблизи края поглощения (X-ray absorption near-edge structure) и прочие методы с непонятными обывателю названиями.

Благодаря всем этим методикам авторы досконально изучили химический состав и тонкую структуру органических включений и окружающих их пород. Между прочим, оказалось, что органика метеоритов чрезвычайно похожа на вещества, найденные на Красной планете миссией MSL. Что ещё раз подтвердило марсианское происхождение молекул.

Добытые подробные сведения позволили учёным сделать выводы о том, какие процессы могли бы привести к образованию этих веществ.

Оказалось, что одним из необходимых ингредиентов являются вулканические минералы типа шпинели. На Красной планете, богатой древними вулканами, нехватки в таком материале не ощущается. Вторым важным компонентом является жидкая вода, в огромных концентрациях содержащая различные соли (в частности, перхлораты). Такие рассолы ещё никогда не были непосредственно обнаружены на Марсе, но, по расчётам специалистов, они могут там существовать практически повсеместно. Наконец, третий элемент "колдовского зелья" – углекислый газ. Он тоже, мягко говоря, не в дефиците: марсианская атмосфера состоит из него почти полностью.

Когда эти три субстанции встречаются вместе, начинается электрохимическая реакция. На некоторое время возникает что-то вроде естественной батарейки. В результате из углерода CO2 и водорода воды образуются органические соединения.

"Открытие того, что природная система может по существу образовывать небольшую батарею на основе коррозии, которая управляет электрохимическими реакциями между минералами и окружающей жидкостью, имеет серьёзные последствия для астробиологии", – заявляет Стил.

Действительно, выяснилось, что для синтеза органики не нужно экзотических условий или компонентов. Все нужные ингредиенты вполне обычны для Марса, что либо уже доказано (вулканические минералы и углекислый газ), либо предполагается (рассолы). Более того, подобный процесс может идти и на таких телах, как Европа или Энцелад. Он мог обогащать органическим веществом и древнейшую Землю.