|
Поиски жизни на Марсе продолжаются уже 50 лет
|
|
|
|
Обнаружение жизни за пределами Земли стало бы крупным научным открытием, имеющим значительные последствия для всех областей науки и человеческого мышления. Тем не менее, за всю историю был проведен только один прямой поиск внеземной жизни.
|
|
|
|
Космический аппарат НАСА "Викинг", совершивший посадку на Марсе, провел этот поиск летом 1976 года. "Викинг" состоял из двух сдвоенных орбитальных аппаратов и спускаемых аппаратов с экспериментальными камерами в спускаемых аппаратах для проведения трех биологических экспериментов.
|
|
|
|
За последние полвека результаты измерений, проведенных в ходе биологических экспериментов "Викингов", стали предметом многочисленных дискуссий, анализов и предположений. Сегодня ученые все еще обсуждают результаты этих экспериментов, пытаясь ответить на извечный вопрос о том, есть ли жизнь за пределами Земли.
|
|
|
|
В 2025 году исполняется 50 лет с момента запуска этих двух космических аппаратов с разницей в три недели. Эти посадочные аппараты совершили первые в истории человечества две успешные мягкие посадки действующих космических аппаратов на поверхность другой планеты.
|
|
|
|
Я ученый-атмосферист, работавший над миссиями "Викинг" в 1970-х годах в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли, лаборатории, которая разрабатывала и руководила весьма успешными миссиями "Викинг". Научные открытия миссий "Викинг" позволили по-новому взглянуть на атмосферу, поверхность и историю планеты Марс.
|
|
|
|
|
|
|
Запуск и посадка космического корабля "Викинг"
|
|
|
|
Оба космических аппарата "Викинг" состояли из орбитального аппарата и посадочного модуля. "Викинг-1" вышел на орбиту Марса 19 июня 1976 года и успешно приземлился на поверхность 20 июля 1976 года, что также стало седьмой годовщиной первой высадки человека на Луну. За ним последовал "Викинг-2", который приземлился 3 сентября 1976 года в месте, расположенном дальше к северо-западу.
|
|
|
|
"Викинг" не просто искал жизнь.
|
|
|
|
Эти корабли содержали оборудование для фотографирования, составления карт тепловой энергии, ветра и погоды, изучения химического состава поверхности, пыли и атмосферы, а также сбора и анализа образцов почвы.
|
|
|
|
Измерения атмосферы, проведенные компанией "Викинг", показали, что раньше атмосфера Марса была гораздо плотнее, но со временем она была утрачена. Также было замечено, что ветер подхватывает мельчайшие частицы пыли и уносит их в атмосферу. Этот процесс постоянно окрашивает небо планеты в розовый цвет.
|
|
|
|
Посадочные аппараты "Викинг" также обнаружили, что в любом месте на Марсе приземное давление атмосферы меняется в зависимости от сезона. Северный и южный полюса планеты заморожены, как и на Земле. Летом на марсианских полюсах замерзший углекислый газ сублимируется, превращаясь из замороженного твердого вещества в газ, а затем на зимнем полюсе конденсируется обратно в замороженное твердое вещество.
|
|
|
|
Этот уникальный для Марса процесс влияет на атмосферное давление, изменяя содержание углекислого газа в газообразной, а не в твердой форме на поверхности планеты.
|
|
|
|
Биологические эксперименты
|
|
|
|
В ходе каждого из трех биологических экспериментов "Викинг" образцы почвы с поверхности Марса помещались в стерилизованную испытательную камеру и подвергались воздействию различных питательных веществ в различных атмосферных условиях.
|
|
|
|
Исследователи хотели выяснить, содержались ли в почве микроорганизмы, поэтому они следили за изменением атмосферы в камере. Метаболические процессы, такие как дыхание, в организмах, потребляющих питательные вещества, изменили бы химический состав атмосферы камеры.
|
|
|
|
В зависимости от эксперимента, питательное вещество содержало либо углерод, либо диоксид углерода, либо монооксид углерода — все они были радиоактивными. С помощью радиоактивных образцов исследователи могли отслеживать уровень радиоактивности в камере, чтобы увидеть, повышали или понижали его метаболические реакции в образцах почвы.
|
|
|
|
Во всех трех экспериментах исследователи могли использовать радиокоманды для нагрева испытательной камеры, которая все еще находилась внутри космического корабля "Викинг" на Марсе. Это уничтожило бы любые потенциальные микроорганизмы в почве и остановило бы выработку любых газов, которые они вырабатывали в процессе метаболизма.
|
|
|
|
В ходе первого эксперимента, названного экспериментом по ассимиляции углерода или экспериментом по пиролитическому высвобождению, исследователи смоделировали атмосферу Марса в одной из испытательных камер Viking. Они наполнили камеру такими газами, как углекислый газ и монооксид углерода, и сделали эти газы радиоактивными, чтобы увидеть, как меняется атмосфера в результате взаимодействия с образцом почвы.
|
|
|
|
Во втором эксперименте, эксперименте с высвобождением маркированного вещества, исследователи непосредственно вводили в образец почвы питательное вещество, содержащее радиоактивный углерод. Они контролировали экспериментальную камеру на наличие радиоактивного углекислого газа и измеряли уровень радиоактивного углекислого газа после введения образцов почвы. В ходе этого эксперимента исследователи увидели результаты, которые могли быть получены из биологического источника.
|
|
|
|
В ходе третьего эксперимента, эксперимента по газообмену, камеру наполнили гелием, который ни с чем не вступает в реакцию. Они подвергли почву воздействию различных типов питательных веществ. Некоторые из них инкубировались во влажных условиях, другие - во влажных, а третьи - в сухих.
|
|
|
|
Они снова проверили камеру на наличие возможных метаболических газов. Когда образцы почвы соприкоснулись с влажным питательным веществом, влажность немедленно вызвала некоторые изменения в химической среде камеры. Большинство этих изменений было вызвано испарением воды.
|
|
|
|
В одном случае супероксиды в почве, представляющие собой молекулы кислорода, которые приобрели дополнительный электрон, вступили в реакцию с водой. Другие изменения были связаны с разрушением молекул кислорода в почве. Все это изменило атмосферу в камере, но, скорее всего, не было вызвано микроорганизмами.
|
|
|
|
Исследователи повторили этот эксперимент, изменив атмосферу в камере и добавив свежие питательные вещества, но не изменили образец почвы. На этот раз почва выделяла в камеру только углекислый газ, который, вероятно, образовался в результате разложения органических веществ, содержащихся в добавленном питательном веществе.
|
|
|
|
Результаты этого третьего эксперимента привели исследователей к выводу, что микроорганизмов в почве, скорее всего, не было. Но в совокупности результаты трех экспериментов были не совсем однозначными.
|
|
|
|
Только результаты эксперимента по высвобождению с маркировкой указывают на биологический источник наблюдаемых результатов. Эксперимент по ассимиляции углерода и эксперимент по газообмену показали, что наблюдаемые результаты были вызваны небиологическими или неорганическими химическими реакциями.
|
|
|
|
Ведущие исследователи проекта пришли к выводу, что высадка "Викингов" не привела к однозначному обнаружению жизни, но полностью исключать это нельзя.
|
|
Эксперимент по молекулярному анализу
|
|
|
|
В отличие от биологических экспериментов, в ходе которых проводились эксперименты с образцами почвы, в ходе другого эксперимента Viking, эксперимента по молекулярному анализу, органическое вещество исследовалось непосредственно на поверхности Марса. Органические материалы - это соединения углерода, связанные с водородом, кислородом или азотом, которые прямо или косвенно поступают из живых организмов.
|
|
|
|
Ко всеобщему удивлению, этот эксперимент не выявил никаких органических соединений на поверхности Марса. Исследователи уже много лет знали, что метеориты, содержащие органические вещества, неоднократно падали на Марс на протяжении всей его истории, поэтому не найти ни одного из них казалось странным.
|
|
|
|
Некоторые ученые предположили, что марсианский грунт может содержать соединение, которое быстро превращает любой органический материал на поверхности в углекислый газ. Подобное соединение испарило бы все следы еще до того, как научные приборы смогли бы их обнаружить.
|
|
|
|
В 2008 году, спустя десятилетия после этого открытия, НАСА обнаружило соединение, которое, возможно, делает именно это. Их посадочный модуль "Феникс" обнаружил в почве высокие концентрации соединения, называемого перхлоратом.
|
|
|
|
При нагревании перхлората, как это было в эксперименте по молекулярному анализу Viking, он может химически разрушать органические соединения, и ученые предположили, что именно он является вероятной причиной странного результата эксперимента по молекулярному анализу.
|
|
Новая модель жизни на Марсе
|
|
|
|
Ученые до сих пор используют результаты этих экспериментов. Недавно Стивен А. Беннер, директор Фонда прикладной молекулярной эволюции, разработал новую модель современной жизни на Марсе, основанную на результатах измерений, проведенных в ходе трех биологических экспериментов "Викинг".
|
|
|
|
Его модель предсказывает, что микроорганизмы могли использовать радиоактивный углерод в экспериментальной камере для создания собственной пищи, выделяя при этом радиоактивный углекислый газ. Это также предполагает, что ночью микроорганизмы могли поглощать кислород и выделять углекислый газ. Это могло бы объяснить выделение кислорода из образца марсианской почвы при увлажнении.
|
|
|
|
Модель Беннера предполагает, что на поверхности Марса могут быть живые микроорганизмы, но будущие исследования и измерения должны подтвердить эту весьма интригующую возможность.
|
|
|
|
Источник
|
