Может ли жизнь существовать подо льдом Марса? Исследование предлагает возможности

Эти отверстия, запечатленные на леднике Матануска на Аляске в 2012 году, образованы криоконитом — частицами пыли, которые со временем тают во льду, в конечном итоге образуя небольшие карманы воды под поверхностью ледника. Ученые полагают, что подобные карманы воды могут образовываться в пылевом водяном льду на Марсе. Автор: Kimberly Casey CC BY-NC-SA 4.0

Хотя фактических доказательств существования жизни на Марсе так и не было обнаружено, новое исследование НАСА предполагает, что микробы могут найти потенциальный дом под замерзшей водой на поверхности планеты.

С помощью компьютерного моделирования авторы исследования показали, что количество солнечного света, которое может проходить сквозь водяной лед, будет достаточным для фотосинтеза в мелких бассейнах талой воды под поверхностью этого льда. Было обнаружено, что подобные бассейны воды, которые образуются внутри льда на Земле, кишат жизнью, включая водоросли, грибы и микроскопические цианобактерии, все из которых получают энергию из фотосинтеза.

«Если сегодня мы пытаемся найти жизнь где-либо во Вселенной, то марсианские ледяные покровы, вероятно, являются одним из самых доступных мест, которые нам следует искать», — сказал ведущий автор статьи Адитья Куллер из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

На Марсе есть два вида льда: замерзшая вода и замерзший углекислый газ. Для своей статьи, опубликованной в Communications Earth & Environment, Кхуллер и его коллеги рассмотрели водяной лед, большие объемы которого образовались из снега, смешанного с пылью, выпавшей на поверхность во время серии марсианских ледниковых периодов за последний миллион лет. Этот древний снег с тех пор затвердел в лед, все еще усеянный пылинками.

Хотя частицы пыли могут затенять свет в более глубоких слоях льда, они играют ключевую роль в объяснении того, как под поверхностью льда могут образовываться скопления воды под воздействием солнца: темная пыль поглощает больше солнечного света, чем окружающий лед, что может привести к нагреванию и таянию льда на глубине до нескольких футов под поверхностью.

Эти отверстия, запечатленные на леднике Матануска на Аляске в 2012 году, образованы криоконитом — частицами пыли, которые со временем тают во льду, в конечном итоге образуя небольшие карманы воды под поверхностью ледника. Ученые полагают, что подобные карманы воды могут образовываться в пылевом водяном льду на Марсе. Автор: Kimberly Casey CC BY-NC-SA 4.0

Процветающие микрокосмы

На Земле пыль внутри льда может создавать так называемые криоконитовые отверстия — небольшие полости, которые образуются во льду, когда частицы разносимой ветром пыли (называемой криоконитом) приземляются там, поглощают солнечный свет и тают глубже в лед каждое лето. В конце концов, по мере того как эти частицы пыли удаляются от солнечных лучей, они перестают тонуть, но они все еще генерируют достаточно тепла, чтобы создать вокруг себя карман талой воды. Карманы могут питать процветающую экосистему для простых форм жизни.

«Это распространенное явление на Земле», — сказал соавтор Фил Кристенсен из Университета штата Аризона в Темпе, имея в виду таяние льда изнутри. «Плотный снег и лед могут таять изнутри, пропуская солнечный свет, который согревает их, как в парнике, а не таять сверху вниз».

Кристенсен изучал лед на Марсе в течение десятилетий. Он руководит операциями для чувствительной к теплу камеры под названием THEMIS (Thermal Emission Imaging System) на борту орбитального аппарата NASA Mars Odyssey 2001 года. В прошлых исследованиях Кристенсен и Гэри Клоу из Университета Колорадо в Боулдере использовали моделирование, чтобы продемонстрировать, как жидкая вода может образовываться в пыльном снежном покрове на Красной планете. Эта работа, в свою очередь, заложила основу для новой статьи, посвященной возможности фотосинтеза на Марсе.

В 2021 году Кристенсен и Кхуллер совместно написали статью об открытии пылевого водяного льда, обнаженного в оврагах на Марсе, предположив, что многие марсианские овраги образуются в результате эрозии, вызванной таянием льда с образованием жидкой воды.

В этой новой статье предполагается, что пыльный лед пропускает достаточно света для фотосинтеза на глубине до 9 футов (3 метра) под поверхностью. В этом сценарии верхние слои льда предотвращают испарение мелких подповерхностных водоемов воды, а также обеспечивают защиту от вредного излучения. Это важно, поскольку в отличие от Земли, у Марса нет защитного магнитного поля, которое могло бы защитить его как от солнца, так и от радиоактивных частиц космических лучей, проносящихся в космосе.

Зоны радиационной жизни во льду в южном полушарии Марса. Автор: Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01730-y

Белые края вдоль этих оврагов в Terra Sirenum на Марсе считаются пыльным водяным льдом. Ученые полагают, что талая вода могла образовываться под поверхностью такого льда, обеспечивая место для возможного фотосинтеза. Это изображение с улучшенными цветами; синий цвет на самом деле не будет восприниматься человеческим глазом. Автор: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Авторы исследования утверждают, что водяной лед, который с наибольшей вероятностью образует подземные бассейны, будет существовать в тропиках Марса, между 30 и 60 градусами широты, как в северном, так и в южном полушариях.

Далее Хуллер надеется воссоздать часть марсианского пылевого льда в лаборатории, чтобы изучить его вблизи. Тем временем он и другие ученые начинают составлять карту наиболее вероятных мест на Марсе для поиска мелководной талой воды — мест, которые могли бы стать научными целями для возможных человеческих и роботизированных миссий в будущем.

Больше информации: Aditya Khuller, Potential for photosynthesis on Mars within snow and ice, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01730-y. www.nature.com/articles/s43247-024-01730-y

Источник: NASA