Почему поиск жизни на Марсе происходит в канадской Арктике

Учёные показывают, что микробы, живущие в солёном источнике недалеко от Северного полюса, могут напоминать тех, которые могли бы выжить на Красной планете или в океанских мирах. Только самые выносливые организмы могут процветать в одном из самых холодных источников на земле. Вот почему летом 2017 и 2019 годов Лайл Уайт отправился на вертолёте в Лост-Хаммер-Спринг в безлюдный высокогорный арктический регион Нунавут, Канада.

Снег, лёд, соляной туф, скалы и вечная мерзлота окружают источник, расположенный среди почти бесплодных безлесных гор на острове Аксель-Хейберг, в нескольких сотнях километров от Северного полюса. Он отправился в это неземное место, чтобы изучить микробы, живущие в его солёной, ледяной воде с низким содержанием кислорода, в надежде узнать, какой могла бы быть жизнь, если бы она когда-либо возникла в подобных местах — на Марсе.

В новой статье в журнале Международного общества микробной экологии Уайт и его коллеги пишут, что микроорганизмы, живущие на несколько сантиметров ниже в весенних отложениях, действительно могут выжить в суровых условиях. Большинство земных видов прямо или косвенно зависят от солнечной энергии. Но эти микробы могут выжить за счёт химического источника энергии: они едят и дышат неорганическими соединениями, такими как метан и сероводород, из-за чего в этом районе пахнет тухлыми яйцами даже на расстоянии. (Пилот исследовательской группы называет это место «вонючими источниками».)

«Здесь находятся эти поедающие камни насекомые, которые, по сути, едят простые неорганические молекулы, и они делают это в условиях, очень похожих на марсианские, в этом замёрзшем мире», — говорит Уайт, астробиолог из Университета Макгилла в Монреале, Канада.

Поиски внеземной жизни часто сосредотачивались на Красной планете.

В то время как сейчас планета почти полностью непригодна для жизни, исследователи предполагают, что марсианские микробы прошлого влачат жизнь — или даже процветают — на холодном, грязном дне какого-нибудь пруда.

Учёные отправляли марсоходы на поиски следов таких давно вымерших инопланетных микроорганизмов, а также беспилотный вертолёт для разведки пути впереди. Но отправить на Марс экспедицию для отбора проб дорого и сложно. Канада намного ближе, и это неплохой заместитель. По словам Уайта, у Lost Hammer Spring есть ряд уникальных особенностей, которые имитируют части марсианского ландшафта. Во-первых, минусовая температура (около -5 по Цельсию), а также крайняя солёность воды — 25-процентная солёность, примерно в 10 раз более солёная, чем морская вода. (Соль удерживает воду в жидком состоянии, не давая ей замёрзнуть.)

Было обнаружено, что на Марсе имеются залежи соли, некоторые из которых могли быть эоны назад в рассолах, которые, возможно, были бы последними обитаемыми местами на планете. Вода в Лост-Хаммер почти лишена кислорода, менее 1 части на миллион, что редко встречается на Земле, но не в других мирах. Любое существо, держащееся там, считается «экстремофилом», потому что оно выживает в суровых условиях на грани того, где вообще может существовать жизнь.

Вернувшись в свою лабораторию, они использовали машины для выделения микробных клеток и секвенирования их геномов и РНК, чтобы выяснить, что микробы используют для получения энергии и как они переносят весенние условия. Это может помочь астрономам выяснить, где и как микробы могут находиться на Марсе или в других мирах. «С точки зрения аналога Марса это исследование действительно поразительное», — говорит Дженис Бишоп, астробиолог из Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния.

Источник Лост-Хаммера может напоминать регион на западной стороне марсианского Олимпа, самого высокого пика в Солнечной системе. Там, время от времени в прошлом, рассолы могли просачиваться через вечную мерзлоту, создавая текущие холодные источники, утверждает Бишоп. Полосы, наблюдаемые на Марсе, могут быть признаками этих прошлых потоков воды.

Аналоги Марса стали популярной областью исследований: учёные изучают жизнь в засушливой гористой местности на Гавайях и в Чили, а также, например, в базальтовых вулканах Исландии. В такие списки потусторонних мест на Земле следует включить морозные солёные рассолы источника Лост-Хаммер-Спрингс, а также пару мест в Антарктиде. Но то, как именно там сохраняются микроорганизмы, потребует более детального исследования. «Это первое известное мне исследование, в котором были охарактеризованы микробы», — говорит Бишоп.

Генетический анализ команды показал, как существа могли потреблять метан и другие неорганические соединения, что является обнадёживающим выводом, учитывая недавнее открытие метана на Марсе. (Но геологические процессы также могут производить метан, поэтому его присутствие не является неопровержимым доказательством того, что там существовала жизнь.) Такие исследования, как работа Уайта, могут дать информацию о том, куда отправлять вездеходы или посадочные модули в будущем, включая миссию ExoMars Европейского космического агентства в конце этого десятилетия.

Однако подобный генетический анализ может быть выполнен только на Земле, а не удалённо с помощью марсоходов, а это означает, что эти миссии должны будут извлекать образцы для отправки обратно на Землю. «Я действительно считаю, что изучение полярных регионов и систематизация нашего понимания имеют большую ценность, потому что у нас есть огромное количество информации о микробных геномах», — говорит Джилл Микуки, микробный эколог из Университета Теннесси в Ноксвилле, чьё недавнее исследование было посвящено изучению холодных рассолов в Антарктиде. «Это учит нас тому, как мы можем проводить некоторые из этих анализов, если получим образцы, возвращённые с Марса, например, в рамках миссии «Марс 2020» с марсоходом Perseverance».

Исследование команды также многообещающе для поиска жизни за пределами Красной планеты, в том числе в солёных подземных морях океанских миров. «Организмы, которые мы нашли в Lost Hammer, находятся в верхней части списка типов микроорганизмов, которые, как мы предполагаем, могут жить на Марсе или на ледяных лунах Энцелада или Европы», — говорит Уайт.