Близость к Земле и многочисленные сходства сделали Марс объектом особого интереса в области астробиологии. Несмотря на отсутствие убедительных доказательств, многие исследователи уверены, что молодая Земля могла поддерживать жизнь при более плотной атмосфере. Почему же Красная планета стала непригодной для жизни? Новое исследование предполагает, что жизнь вымерла из-за периода резкого похолодания, вызванного популяциями микроорганизмов, вырабатывающих метан. В конечном итоге эти микроорганизмы израсходовали весь водород и CO2 планеты, сделав ее непригодной для жизни из-за истощения ресурсов и холода.
Ученые полагают, что Марс когда-то имел гораздо более плотную атмосферу – около 4 миллиардов лет назад. Богатая водородом и углекислым газом атмосфера могла бы сохранять на поверхности планеты жидкую воду. Об этом могут свидетельствовать длинные полосы в почве, которые, вероятно, являются древними реками, и другие важные улики.
Расположенная дальше от Солнца, чем Земля, эта планета имела низкие, но все еще достаточные для поддержания жидкой воды, температуры. По нашему мнению, тогда Марс был несколько прохладнее Земли, но не так сильно, как сегодня. Средняя температура, вероятно, превышала температуру замерзания воды. — Говорит Борис Саутери, бывший постдокторант Аризонского университета и один из ведущих авторов нового исследования. По его мнению, в первоначальном состоянии планета была каменистой с пористой, влажной корой.
Согласно данным спектроскопии камней планеты, вода там была бы чрезвычайно соленой. Однако при умеренных температурах вода могла оставаться жидкой, что позволило бы метаногенным микроорганизмам выжить. Эти микроорганизмы способны существовать в экстремальных условиях, живя за счет химической энергии, которая образуется при превращении водорода и CO2 в метан. Такие микробы живут на Земле в гидротермальных фумаролах на дне океана, перенося сжатие, отрицательные температуры и полную темноту.
Исследователи нового исследования, опубликованного в журнале, предполагают, что на Марсе когда-то было много водорода. Предполагают, что бактерии, вырабатывающие метан, могли обитать на планете в теплый период. Высокие концентрации водорода и CO2, парниковых газов, позволили бы сохранять достаточное тепло для поддержания жидкой воды и существования микробной популяции.
Множество гипотез объясняет, почему планета стала непригодной для жизни, например, потеря магнитного поля. Впервые была предложена теория о том, что сама жизнь могла стать причиной потери способности поддерживать жизнь. Наши данные показывают, что атмосфера Марса претерпела полное изменение под влиянием биологических процессов за сравнительно короткий срок: несколько десятков или сотен тысяч лет. «, — объясняет Саутери. «Микробы, удаляя водород из атмосферы, могли бы существенно понизить температуру на планете. «, — добавляет он.
Внутри земной коры обитали микроорганизмы.
Чтобы проверить гипотезу, учёные создали в лаборатории моделируемые условия обитания метаногенных бактерий на Марсе. В модели воспроизвели температуры поверхности и коры, а также атмосферные условия. Затем туда внедрили микроэкосистему, которая способствовала катализу водородного соединения и CO2. Моделирование коры включало смесь камней и соленой воды, характерных для планеты.
«Мы стремились построить модель поверхности Марса, чтобы проверить, могут ли газы из атмосферы проникать в грунт, и при этом выживать метанпроизводители. — Объясняет Режис Феррьер, профессор кафедры экологии и эволюционной биологии Аризонского университета и соавтор исследования. Моделирование дало возможность оценить вероятность жизни микробов внутри коры и как это могло повлиять на состав почвы и атмосферы.
В присутствии водорода и CO2 микроорганизмы могли существовать в марсианской почве. Из-за относительно низких температур на поверхности почвы жизнь могла быть только под землей, на глубине до 100 метров.
Исследователи установили, что если бы метаногенные формы жизни смогли процветать, то выделяли бы в марсианскую атмосферу столько метана, что это привело бы к глобальному похолоданию планеты. В таком случае микробы были бы вынуждены погружаться все глубже и глубже, пока не исчезли бы. Марсианская атмосфера становилась бы все более разреженной, пока не перестала бы обеспечивать их достаточным количеством газа для усвоения.
Трудно сказать, как долго Марс мог быть пригодным для жизни. Возможно, другие неизученные участки планеты найдут следы этих форм жизни, например Равнина Эллада, обширная равнина, образовавшаяся из-за удара кометы или астероида в первобытный период истории Марса.