Марсианское происхождение

Марсианские минералы, растворенные в грунтовых водах молодой планеты, с намного большей вероятностью содержали один из необходимых строительных блоков жизни – фосфаты – нежели аналогичные минералы на Земле. Конечно, как обстояло дело на Марсе несколько миллиардов лет назад сказать затруднительно, но зато намного легче изучить, что происходит в лаборатории. Например, во время эксперимента по воссозданию условий на древней красной планете. Заметим, что обсуждаемое исследование было опубликовано всего через несколько дней после того, как было высказано предположение о том, что только Марс имел необходимые химические элементы – в особенности бор, молибден и кислород – чтобы на планете могла появиться молекула РНК. Эта молекула считается предшественницей молекулы ДНК и первая жизнь была основана именно на ней.

Оба исследования не позволяют ослабить внимание к теориям зарождения жизни вне нашей планеты, объединяемых под термином панспермии. Однако два исследования не дополняют друг друга, делая Марс очень благоприятным для зарождения жизни, а противоречат. В одном необходимо, чтобы Марс был покрыт океанами, тогда как другом он должен быть выжженной пустыней. Обсуждаемое здесь исследование имеет в фокусе внимания фосфаты, соли и эфиры фосфорной кислоты. Фосфаты используются для образования важных структурных элементов в молекулах ДНК и РНК, а многие сложные организмы используют аденозинтрифосфат для запасания энергии, полученной их пищи. «Исходя из того, что мы знаем, жизнь не может существовать без этих соединений, – говорит сотрудник Университета Невады в Лас-Вегасе Кристофер Адкок. – Они необходимы для выполнения большого разнообразия биологических функций».

Земля должна была столкнуться с серьезными проблемами, если ей надо было поддерживать на поверхности фосфаты для зарождения собственной жизни. Фосфаты особенно устойчивы в твердом виде, так что для включения в молекулы первых живых организмов они должны были раствориться в земных океанах, размывающих минералы. Однако большая часть встречающихся на Земле и содержащих фосфаты минералов очень медленно растворяются, а их компоненты включаются в водные растворы, так что концентрация фосфатов в океане молодой Земли должна была быть низкой.

А вот марсианские богатые фосфатами минералы заметно отличались от земных, во всяком случае, если верить данным, законсервированным в метеоритах. Так, вместо фторопатита на Марсе существует хлоропатит, в котором место фтора занимает хлор, и существует не представленный на Земле мериллит. При этом общее содержания фосфатов на Марсе было в 5-10 раз выше, чем на Земле. Вопрос о способности марсианских минералов, богатых фосфатами, растворяться, под вопросом. «Фторопатит очень интересен и очень интенсивно изучается из-за его важности на Земле, – говорит Адкок. – Но никто не занимается этими другими минералами, так как они не важны на Земле. Однако они очень важны для Марса».

Из-за редкости хлорапатита и мериллита на Земле Адкоку и его коллегам пришлось самим приготовить эти минералы. Эти соединения были искусственно синтезированы и введены в раствор, моделирующий грунтовый воды. Получившийся раствор изучался при различных условиях, в частности при разной кислотности воды, для определения скорости диссоциации минералов и конечной концентрации фосфатов в растворах. Как оказалось, фосфаты высвобождаются и включаются в раствор в 45 раз быстрее, чем на Земле, тогда как конечная концентрация фосфатов на молодом влажном Марсе могла быть в два раза выше, чем нашей планете. Этот вывод поддерживает утверждение Стивена Беннера о том, что молодой Марс был намного пригоднее для зарождения молекулы РНК, нежели Земля.

По утверждению Беннера, молодой Марс мог иметь избыток кислорода в атмосфере, который мог использоваться для окисления бора и молибдена. Полученные таким образом соединения затем могли использоваться в качестве катализаторов при зарождении молекулы РНК. Органические молекулы, начавшие жизнь на Марсе, или даже наиболее приспособленные к экстремальным условиям организмы, затем были занесены на Землю с метеоритами. Сценарий Беннера мог сработать, если Марс был сухой пустыней, так как молекула РНК распадается при образовании в воде. При этом этот сценарий не принимает во внимание источник фосфатов на Марсе, тогда как они для марсианской РНК понадобились бы. Одновременно утверждение Адкока требует Марс, покрытый океанами, в которых диссоциируют содержащие фосфаты минералы. При этом не обсуждается вопрос относительно устойчивости РНК в таких условиях. Выходит, что либо Марс должен был иметь очень разнообразную поверхность – как океаны, так и пустыни, либо переживать периодический очень резкие изменения климата – от пустынного до покрытого океанами мира. В целом выходит, что с теорией зарождения жизни на Марсе наблюдается проблема, аналогичная с ее зарождением на Земле. Для образования жизни требовалось огромное количество минералов и условий внешней среды. Молодая Земля казалось бы, не была способна удовлетворить всем этим, зачастую противоречивым, требованиям. То же самое наблюдается с Марсом, хотя геологическая история красной планеты известна несравнимо хуже. Стоит отметить еще один фактор против зарождения жизни на Марсе – условия ее доставки на Землю. Пережить удар в Марс, выбивший метеорит, путешествие в космосе, горение в атмосфере Земли и удар о ее поверхность способны далеко не все сложные органические соединения.