|
Как выявить микробную активность на Марсе
|
|
|
|
Поскольку кислородсодержащие сульфатные минералы улавливают и сохраняют сигналы из атмосферы Земли, ученые внимательно изучают, как они образуются. Сульфаты стабильны на протяжении миллиардов лет, поэтому содержащиеся в них изотопы кислорода рассматриваются как капсула времени, отражающая атмосферные условия, в которых они формировались на ранней Земле — и, возможно, на ее соседе Марсе.
|
|
|
|
В новом исследовании, проведенном геохимиком из Университета Юты, изучается, как образуется сульфат, когда пирит, широко известный как "золото дурака", окисляется в среде, изобилующей микробами, по сравнению с теми, где их нет. Исследователи сосредоточили свое внимание на испанской реке Рио-Тинто, загрязненной реке, протекающей через регион, где на протяжении тысячелетий добывали железо и медь.
|
|
|
|
Статья под названием "Тройное изотопное исследование кислорода свидетельствует о длительном прямом биологическом выщелачивании пирита O2" опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters.
|
|
|
|
То, что осталось на холмах Андалусии, может быть экологическим бедствием, но ученые сейчас рассматривают это как аналог того, на что, возможно, когда-то была похожа поверхность Марса.
|
|
|
|
Этот кислый шахтный сток богат сульфатами и бактериями, которые, как известно, окисляют серу и железо. Исследовательская группа измерила "тройные изотопы кислорода" (соотношения 17O/16O и 18O/16O) в сульфате, чтобы выяснить, сколько кислорода поступает непосредственно из воздуха по сравнению с водой.
|
|
|
|
|
|
|
"Это первый случай, когда мы увидели на открытом воздухе, а не в лаборатории, что мы можем увековечить эту прямую реакцию между O2 и пиритной серой, если условия окружающей среды будут подходящими", - сказал ведущий автор Иссаку Коль, доцент-исследователь кафедры геологии и геофизики.
|
|
|
|
"Поскольку мы смогли определить эту нишу, у нас теперь есть геохимические маркеры или критерии, которые позволят вам найти похожую среду обитания или остатки похожей среды обитания в горных породах, как на Земле, так и во внеземных условиях".
|
|
|
|
В центре внимания исследования была бактерия под названием Acidithiobacillus ferrooxidans, которая, как полагают, является одним из самых ранних видов микробов, потенциально производящих энергию до эволюции фотосинтеза.
|
|
|
|
Исследовательская группа обнаружила, что в кислой среде, богатой микробами, A. ferrooxidans стимулирует окисление пирита таким образом, что в сульфате сохраняется удивительно большое количество атмосферного кислорода (O2), превышающее 80% и доходящее до 90%.
|
|
|
|
В отличие от лабораторных экспериментов, где этот сигнал быстро исчезает, когда сульфат поглощает O2 из воды, микробиологически активная экосистема Rio Tinto сохраняет этот сильный атмосферный отпечаток.
|
|
|
|
Соответственно, отложения сульфатов не только сохраняют атмосферные условия и окружающую среду — они также могут нести микробиологическую "биосигнатуру". Такие сигнатуры могли бы помочь ученым интерпретировать сульфатные минералы на Марсе или в древних земных породах как потенциальную информацию как об атмосферных условиях, так и о микробной активности.
|
|
|
|
В марсианских отложениях были обнаружены эвапориты, содержащие большое количество сульфатных минералов, но ученые пока не знают, как образовались эти сульфаты.
|
|
|
|
"В настоящее время наиболее распространенной гипотезой является то, что это произошло в результате атмосферного окисления вулканического диоксида серы (SO2). Но подобные среды обладают характерными геохимическими признаками, которые указывают на то, что они, вероятно, подверглись аэрозолизации и окислению в атмосфере при относительно высокой температуре и, следовательно, вряд ли были связаны с жизнью", - сказал Коль.
|
|
|
|
Но это не исключает возможности того, что в локализованных средах могли существовать жидкости с повышенной кислотностью, которые окислялись на границе раздела вода-порода, подобно тому, как в экспериментах Коля и Rio Tinto производился сульфат.
|
|
|
|
В исследовании описан подход к анализу данных об изотопах кислорода в марсианских отложениях на предмет наличия признаков жизни, если образцы когда-либо будут доставлены на Землю. Марсоходы НАСА Curiosity и Perseverance собирают образцы с 2021 и 2012 годов, соответственно, в надежде когда-нибудь вернуть их в ходе будущих миссий к красному соседу Земли.
|
|
|
|
Но Коль подчеркнул, что наука все еще находится в двух шагах от того, чтобы определить, содержат ли образцы горных пород с Марса убедительные доказательства существования микробной жизни в прошлом. Во-первых, образцы должны были бы указывать на очень низкую рН (кислую) среду, в которой преобладает окисление O2, богатую определенным ионом железа (2+).
|
|
|
|
"Мы никогда не сможем отказаться от наших предположений, когда пытаемся соотнести рок-записи с условиями, с которыми мы сталкиваемся в реальном времени в современную эпоху", - сказал Коль. "Если мы предположим, что нам известно количество атмосферного O2 в сульфатах, мы можем рассчитать изотопный состав O2, который участвовал в образовании этих сульфатов".
|
|
|
|
И пока мы ждем, когда межпланетные полеты доставят нам марсианские камни, эти находки могут открыть новые направления исследований условий окружающей среды здесь, на Земле, миллиарды лет назад, когда начала развиваться микробная жизнь и в атмосфере впервые появился кислород.
|
|
|
|
Источник
|
