160 дней в марсианской камере: архея Haloferax volcanii росла при давлении 24 миллибара, питаясь перхлоратом

Возможность того, что жизнь всё ещё существует под поверхностью Марса, получила новую научную поддержку: исследователи успешно вырастили микроорганизмы в среде, воспроизводящей одни из самых суровых условий планеты. Эксперимент длился 160 дней, и его результаты могут повлиять на то, где будущие миссии будут искать внеземную жизнь. Микроорганизмы не просто выживали при экстремальных условиях — они размножались, потребляли химические вещества, известные на Марсе, и образовывали вокруг себя защитные структуры. Находки позволяют предположить, что некоторые подземные среды Красной планеты потенциально могут поддерживать живые организмы сегодня.

Исследование опубликовано 5 ноября 2026 года в журнале Applied and Environmental Microbiology. В команду входил астробиолог Адам Робинсон из Университета Флориды. Эксперимент сосредоточился на Haloferax volcanii — микроскопическом организме из группы архей. Хотя внешне они похожи на бактерии, археи представляют отдельную ветвь клеточной жизни. Некоторые виды приспособились к средам, которые убили бы большинство организмов: к крайне солёным озёрам, лишённым кислорода осадкам и другим химически жёстким местам на Земле.

Исследователи выбрали Haloferax volcanii за способность переносить исключительные концентрации соли. Культуры поместили в контролируемую камеру, почти полностью заполненную углекислым газом, удалили кислород и снизили атмосферное давление до 24 миллибар. Атмосферное давление на уровне моря на Земле — около 1013 миллибар. Организмы окружал концентрированный солевой раствор с примерно 225 граммами хлорида натрия на литр, то есть примерно в семь раз солонее морской воды. Эти условия должны были напоминать возможные карманы солёной жидкости под поверхностью Марса, где давление может быть выше, чем в атмосфере над ними.

Главным результатом стало то, что произошло за следующие пять месяцев. Культуры, снабжённые нитратом или перхлоратом, показали измеримый рост, хотя кислорода не было. Оба вещества содержат химически связанный кислород в своих молекулах и могут участвовать в реакциях, позволяющих некоторым микроорганизмам высвобождать энергию. Организмы смогли использовать эти соединения в обмене веществ, поддерживая рост в условиях, которые обычно мешают работать многим привычным формам жизни. Культуры без любого из этих веществ не показали значительного роста, что помогло исследователям установить связь результата с испытуемыми веществами.

Перхлорат особенно важен, потому что НАСА уже обнаружило его на Марсе. В 2008 году аппарат «Феникс» исследовал грунт в северной полярной области планеты и выявил соли перхлората. Открытие поначалу вызвало вопросы о трудностях, которые эти химические вещества могут создавать для биологических организмов. Перхлораты могут быть токсичны для многих форм жизни на Земле, но некоторые микроорганизмы переносят их или используют в обмене веществ. Новый эксперимент показывает, что галофильная архея может использовать эту химию даже при крайне низком атмосферном давлении и без кислорода.

Исследователи также измерили изменения самих химических веществ. В некоторых обработках при низком давлении концентрации нитрата и перхлората упали примерно на 29% за время эксперимента. В сосудах без живых клеток эти снижения не происходили в значительной степени, что дало дополнительное свидетельство биологической активности. Рост был медленнее, чем в сопоставимых культурах при нормальном земном давлении, но продолжался в смоделированных марсианских условиях. Это различие важно, потому что прежние эксперименты уже показывали, что некоторые микроорганизмы могут выдерживать воздействие марсианских условий. Демонстрация активного обмена веществ и размножения при нескольких одновременных стрессах — куда более строгая проверка.

Когда команда изучила культуры с помощью сканирующего электронного микроскопа, обнаружилось ещё одно заметное явление. Микроорганизмы образовали обширные структуры, похожие на биоплёнки, с клетками, погружёнными в плотный окружающий материал. Биоплёнки — это сообщества микроорганизмов, заключённые в вещества, которые они сами производят, часто помогающие им держаться вместе и переносить трудные условия среды. Структуры были особенно выражены в культурах при низком давлении, где наблюдался рост. Их вид говорит о том, что организмы реагировали на окружающую среду способами, которые могли помогать поддерживать стабильные микробные сообщества.

Жидкая среда тоже оставалась необычно стабильной. За 160 дней эксперимента потеря воды держалась ниже 4%, несмотря на низкое атмосферное давление. Сохранение жидкой воды — одно из главных препятствий для биологической активности на Марсе, потому что тонкая атмосфера планеты способствует испарению или замерзанию. Концентрированные солевые растворы ведут себя иначе, чем обычная вода, позволяя жидкости оставаться стабильной в более широком диапазоне условий. Исследователи показали, что крайне солёная среда может удерживать большую часть своей воды на протяжении длительного эксперимента, поддерживая рост микробов.

Это связано с ещё одной развивающейся областью марсианских исследований. Раньше изучали, могут ли солевые отложения под поверхностью поглощать влагу или допускать образование временных жидких сред. В январе 2026 года исследование в Communications Earth & Environment предположило, что сезонные закономерности в марсотрясениях можно объяснить неглубокими подземными рассолами, образующимися при частичном таянии льда. Такая трактовка остаётся неподтверждённой, но добавляет ещё один возможный механизм появления жидкой воды под поверхностью. Если такие среды существуют, новые микробиологические результаты дают практический пример того, как организмы могли бы в них функционировать.

Эксперимент не воспроизводит все условия Марса. Культуры поддерживали при температуре около 21 °C — заметно теплее, чем большая часть поверхности планеты и неглубокие подземные среды. Исследователи также снабжали организмы питательными веществами и жидкой водой, защищая их от других экологических опасностей. Ни одна подземная марсианская среда, полностью соответствующая лабораторной, пока не наблюдалась напрямую. Понадобятся дальнейшие эксперименты при более низких температурах, с реалистичными марсианскими минералами и более сложными химическими условиями, чтобы определить, насколько применимы результаты.

Тем не менее исследование ставит вопросы о направлении будущих марсианских миссий. Значительная часть поиска внеземной жизни сосредоточилась на выявлении сред, где вода была миллиарды лет назад. Например, марсоход НАСА Perseverance исследует древние осадочные породы в кратере Езеро в поисках свидетельств того, что микробы могли существовать там когда-то. Свидетельства прошлой жизни стали бы крупным открытием, но возможность найти организмы, живущие под поверхностью до сих пор, представляет иную научную задачу.

Обнаружение современной жизни потребовало бы приборов, способных отличать биологическую активность от обычных химических реакций. Исследователи изучили эту возможность с помощью рамановской спектроскопии — метода, который изучает взаимодействие света с веществами, чтобы определить химические сигнатуры. Они обнаружили сигналы, связанные с пигментами микроорганизмов, после длительного воздействия смоделированных условий. Такие находки могут помочь понять, какие биологические маркеры могут оставаться обнаружимыми в подземных марсианских образцах, особенно когда микроорганизмы подвергаются экстремальным концентрациям соли и нехватке кислорода.

Есть и последствия для космических аппаратов, отправляющихся на Марс. Роботизированные миссии тщательно готовят, чтобы снизить риск переноса микроорганизмов с Земли на другую планету. Если некоторые земные организмы могут размножаться в средах, похожих на возможные марсианские местообитания, загрязнение становится сложнее, чем просто определить, могут ли микробы пережить путешествие. Будущим миссиям, входящим в подземные отложения или собирающим образцы из потенциально обитаемых районов, придётся учитывать, могут ли земные организмы оставаться активными после прибытия.

Почти пять десятилетий исследование Марса пытается ответить, поддерживала ли планета когда-либо жизнь. Аппараты «Викинг» провели биологические эксперименты в 1976 году, а более поздние миссии обнаружили свидетельства древних рек, озёр, водяного льда и химически сложных сред. Новые лабораторные результаты вносят в это продолжающееся исследование ещё одну возможность. При правильном сочетании воды, солей, давления и доступных химических веществ микроорганизмы могут оставаться биологически активными в условиях, близких к марсианским.

Следующая задача — установить, возникают ли такие условия естественно под поверхностью Марса. Если удастся найти подземные карманы жидкой воды, они могут стать важными целями для будущих буровых миссий и приборов, рассчитанных на обнаружение активного обмена веществ. Организмы в этом эксперименте земные, но их успешный рост показывает, что планетарной среде не обязательно нужен богатый кислородом воздух или обычная пресная вода, чтобы поддерживать размножение микробов.

Остаётся вопрос: если архея растёт в солёном рассоле при давлении 24 миллибара и питается перхлоратом, — какие именно подземные карманы на Марсе могут сочетать воду, соли и тепло в нужных пропорциях, и как их найти, прежде чем бурить, не рискуя занести туда земные микроорганизмы?