Новое исследование указывает на то, что древний Марс располагал достаточной химической энергией для процветания микробов, способных выживать под поверхностью. За основу взяли фундаментальные расчеты физики и химии для марсианского подповерхностного слоя. Выводы намекают на достаточное количество растворенного водорода для подпитки глобальной подповерхностной биосферы.
Земля приютила у себя подземные литосферные микробные экосистемы. Эти микробы лишены энергии от солнечного света, поэтому получают необходимые дозы, отрывая электроны от молекул в окружающей среде. Крупным донором выступает растворенный молекулярный водород для земных подземных микробов.
Новое исследование показывает, что радиолиз (излучение разрушает молекулы воды на водородную и кислородную части) создал бы много водорода под поверхностью древнего Марса. Считается, что концентрации водорода в марсианской коре 4 млрд. лет назад находились в диапазоне сегодняшних концентраций для земной микробной жизни. Это не значит, что жизнь точно существовала под поверхностью древней Красной планеты, но если бы она была, то именно под землей скрывались необходимые компоненты для ее поддержки на протяжении сотен миллионов лет.
Уход в подполье
Ученые уже несколько десятков лет уверены в существовании марсианской жизни в прошлом после обнаружения древних речных каналов и озерных русел на Красной планете. Однако все еще сложно понять, сколько воды текло по поверхности Марса. Современные климатические модели древнего Марса создают температуры, которые редко превышают отметку замерзания, а значит ранние влажные периоды могли быть кратковременными. Это не лучший сценарий для поддержания жизни на поверхности. Поэтому некоторые считают, что настоящая активность происходила под землей.
Ученые изучили данные спектрометра гамма-лучей на борту космического аппарата НАСА Одиссей. Им удалось выявить обилие радиоактивных элементов тория и калия в марсианской коре. Основываясь на этих показателях, удалось указать также на обилие урана. Распад этих трех элементов обеспечивает излучение, приводящее к разрушению воды. Элементы распадаются с постоянной скоростью, поэтому можно использовать современные изобилия для расчета количества 4 млрд. лет назад.
Дальше нужно было оценить, сколько воды оказалось доступной для такого излучения. Геологические данные указывают на большое содержание в пористых породах древней марсианской коры. Приблизительную оценку вывели на основе измерения плотности коры Красной планеты. Завершили процесс использованием геотермальных и климатических моделей, чтобы определить, где расположено место для потенциальной жизни.
Выводы указывают на то, что Красная планета располагала глобальной подземной зоной обитания толщиной в несколько километров. В ней производство водорода путем радиолиза вызвало бы достаточное количество химической энергии для поддержания жизни микроорганизмов. И эта зона могла оставаться в сохранности в течение сотен миллионов лет.
Выводы проверили на моделях для теплых и холодных зон. Оказывается, что количество подземного водорода растет даже в морозных условиях. Поэтому более плотный ледяной слой над жилой зоной послужит «крышкой», удерживающей водород от выхода из подповерхностного слоя.
Каковы последствия?
Эти результаты полезны для выбора локации космического корабля, занимающегося поисками древней марсианской жизни. Особенно интересно изучить выбитые породы при метеоритных ударах. Многие из них могут содержать следы прошлой жизни. Такие блоки находятся в двух точках, рассматриваемых НАСА в качестве будущих мест изучения для ровера в 2020-х гг.