Книга: Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни

Современные изыскания: метан, Лавлок и Лоуэлл

Современные изыскания: метан, Лавлок и Лоуэлл

Если вы решили, что поверхность Марса — мертвая пустыня, придется признать, что в атмосфере жизни и того меньше. Что это означает на практике? Это означает, что состав марсианской атмосферы в точности такой, каким он должен быть с учетом химического состава поверхности (которая содержит основные ингредиенты — CO₂ и водяной лед) и воздействия солнечного света (который вызывает химические реакции в атмосфере). На Марсе не зафиксировано никаких химических аномалий, которые могли бы указывать на существование жизни.

Мысль о том, что в атмосфере планеты должны быть химические признаки, указывающие на присутствие жизни, активно продвигалась Джеймсом Лавлоком, создателем гипотезы Геи, в которой вся планета Земля рассматривалась как единый взаимосвязанный сверхорганизм. Самый простой пример такой взаимосвязи — преобразование углекислого газа атмосферы и океанов в кислород в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих микроорганизмов. В этом смысле присутствие в атмосфере больших количеств кислорода — это биомаркер, который говорит о наличии жизни, поскольку очень трудно найти какие-то другие, небиологические объяснения этому явлению.

Если бы вся жизнь на Земле была сегодня уничтожена, кислород оставался бы в атмосфере на протяжении приблизительно 2 млн лет, пока постепенно не израсходовался бы на окисление поверхностных горных пород. Атмосферный метан — почти весь этот газ имеет биологическое происхождение — был бы израсходован всего за 12 лет в результате химической реакции с гидроксильными радикалами (ОН ^—) в атмосфере. Во многих отношениях присутствие в атмосфере Земли метана на уровне нескольких частей на миллион — это еще более отчетливый биомаркер, выдающий наличие жизни на Земле.

Что бы вы ответили, если бы я сказал вам, что в атмосфере Марса был обнаружен метан в небольших, но химически значимых количествах — несколько десятков частей на миллиард? И что особенно важно, эта оценка была получена по трем независимым измерениям, сделанным спектрографом автоматической межпланетной станции «Марс Экспресс» в 2004 г., телескопом с Земли в 2009 г. и, наконец, марсианской научной лабораторией «Кьюриосити» в 2014 г. Наблюдения показали, что концентрация метана может значительно меняться на протяжении нескольких месяцев — вот он есть, и вот его уже нет.

Теоретически какое-то количество метана должно было присутствовать в марсианской атмосфере в концентрации несколько частей на миллиард. Он возникает в результате взаимодействия солнечного света и ничтожно малого количества органических веществ, занесенных метеоритами. Если пробы подтвердят присутствие более высоких концентраций метана, это будет означать, что либо там существует жизнь, либо марсианские вулканы не такие уж потухшие, как мы о них думаем. С учетом марсианской геологии активный вулканизм почти такое же поразительное открытие, как и существование жизни (которое к тому же должно оказывать влияние на возможную жизнь на Марсе). Наверное, наиболее существенный вопрос — это не то, откуда берется метан, а то, куда он девается. Каким образом атмосфера полностью очищается от метана за несколько месяцев? Если там действительно присутствует метан, то можно гарантировать одно — Марс таит еще очень много неожиданностей.

История с метаном на Марсе может вовремя предостеречь нас от попыток выдать желаемое за действительное. Она удивительно напоминает эпизод с Персивалем Лоуэллом и его наблюдениями марсианских каналов. Вследствие ограниченных возможностей своего телескопа и турбулентности земной атмосферы, размывающей мелкие детали, Лоуэлл был убежден, что видит искусственные каналы. В то же время надо признать, что во всех заявленных случаях наблюдения метана имеются настораживающие моменты. Сообщение об атмосферном метане, обнаруженном орбитальными спутниками, основано на комбинации нескольких отдельных наблюдений, и даже в этом случае спектральные признаки были едва различимы‹‹8››. Возможности земных телескопов ограниченны, поскольку мы смотрим на Марс сквозь нашу атмосферу, концентрация метана в которой в тысячу раз больше, чем на Марсе. Настораживает, что наблюдения с Земли якобы показывали присутствие метана только тогда, когда движение Марса относительно Земли сдвигало спектральные признаки следа метана на сильную линию этого газа, возникающую в земной атмосфере. В таких обстоятельствах точность любого измерения для Марса существенно снижается. Когда Марс движется прочь от Земли и линия метана смещается в свободную часть электромагнитного спектра, никаких следов марсианского метана не наблюдается.

Даже результаты, полученные «Кьюриосити», дают повод для сомнений. С декабря 2013 г. по январь 2014 г. приборы Марсианской научной лаборатории регистрировали резкий рост уровня метана в атмосфере. Хотя концентрацию десять частей на миллиард не назовешь высокой (прямо скажем, это совсем немного), удивительно было то, что эти значения значительно превышали результаты предыдущих измерений. Повышенные уровни метана наблюдались в течение примерно двух месяцев, а потом резко пошли на спад. Получается, что «Кьюриосити» зафиксировала момент бурного размножения марсианских метаногенных микробов? Или это был выброс метана из кратера какого-то неизвестного вулкана?

Прежде чем пуститься в пространные рассуждения, возможно, стоит прислушаться к голосу разума и осторожности. К сожалению, в автоматически подстраиваемом лазерном спектрометре, который использует лаборатория «Кьюриосити» для определения концентрации метана в марсианской атмосфере, всегда присутствует незначительное загрязнение. Метан мог попасть туда из земной атмосферы перед запуском, а также незначительное его количество могло возникнуть в результате медленного разложения химических реактивов, находящихся на борту марсианской лаборатории. Насколько много? Несколько частей на миллион — это уже существенно, если вы измеряете количество марсианского метана, составляющее несколько частей на миллиард. Специалисты, разрабатывавшие инструменты анализа проб марсианского грунта и атмосферы, конечно же, заранее знали об этих проблемах и постарались устранить все источники загрязнений, искажающих результаты измерений. Фоновый уровень концентрации метана, определенный на уровне несколько частей на миллиард, выглядит достаточно достоверно. Но источник кратковременного десятикратного повышения концентрации метана по-прежнему требует самого тщательного расследования.

Вопрос остается открытым. Для окончательного решения нам не хватает данных. «Кьюриосити» продолжит «принюхиваться» к ветру и проводить эксперименты с определением концентраций метана с помощью более чувствительной измерительной аппаратуры. В то же время на место прибыли два новых спутника, которые могут помочь с решением этой проблемы. Два новых зонда: запущенный HACA искусственный спутник MAVEN[8] и автоматическая межпланетная станция «Мангальян» (MOM) Индийской организации космических исследований достигли Красной планеты в конце 2014 г. Цель обеих миссий — выявить наличие в атмосфере Марса незначительных составляющих метана. Еще один космический аппарат — «Трейс Гас Орбитер», входящий в программу «Экзомарс» ЕКА — отправился на Марс в марте 2016 г. Все это потребовало значительных вложений, но зато теперь мы сможем точно ответить на вопрос, есть ли на Марсе метан или нет, а значит, оно того стоило.

Так как же быть с имеющимися сегодня в нашем распоряжении измерениями метана на Марсе? Если данные получены в трех независимых экспериментах — это достаточно убедительно. Но если рассматривать каждый результат отдельно, то, как мы видели, каждый раз у нас есть повод усомниться в его достоверности. Следовательно, до тех пор, пока у нас не будет какого-то одного убедительного эксперимента, который мог бы прояснить столь важный для потенциальной биологии Марса вопрос, я лично настроен скептически. По крайней мере на сегодняшний день астробиологи не видят на Марсе никаких признаков повсеместного распространения жизни, способной влиять на химический состав атмосферы.

Ну вот, я дошел до последней черты и погрузился в пучины пессимизма. В самом деле, как мы можем опровергнуть все имеющиеся у нас данные и старую добрую физику, которую я тут изложил? Разве эта унылая картина оставляет хоть какие-то лазейки для существования жизни?‹‹9›› Когда я брался за эту книгу, мне хотелось исследовать пять наиболее возможных сценариев открытия инопланетной жизни во Вселенной. Как вы могли заметить, у меня не очень-то получается представить Марс возможной средой обитания. Так как же нам обмануть систему и найти на мертвой планете место для жизни? Тут возможны два подхода. Во-первых, нам стоит попробовать ответить на чуть более легкий вопрос: может ли земная жизнь выжить на Марсе? Если да, то что это нам дает в плане поисков марсианской жизни? А во-вторых, мы можем попытаться обнаружить глубоко запрятанные экологические ниши, которые, несмотря на то что Марс считается мертвой планетой, дают скрытый или временный приют живым организмам.