Исследователи призывают вернуть их на Землю

В течение почти пяти месяцев в 2022 году марсоход НАСА Perseverance собирал образцы горных пород на Марсе, которые могут переписать историю воды на красной планете и даже содержать доказательства существования жизни на Марсе в прошлом.

Но информация, которую они содержат, не может быть извлечена без более детального анализа на Земле, что требует новой миссии на планету для извлечения образцов и их возвращения. Ученые надеются, что образцы будут доставлены на Землю к 2033 году, хотя миссия НАСА по возвращению образцов может быть отложена.

«Эти образцы — причина полета нашей миссии», — сказал соавтор статьи Дэвид Шустер, профессор наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли и член научной группы НАСА по сбору образцов. «Это именно то, чего все надеялись достичь. И мы этого добились. Это то, что мы искали».

Критическая важность этих пород, взятых из речных отложений в высохшем озере, которое когда-то заполняло кратер под названием Езеро, подробно описана в исследовании, которое будет опубликовано 14 августа в журнале AGU Advances.

«Это первые и единственные осадочные породы, которые были изучены и собраны с планеты, отличной от Земли», — говорит Шустер. «Осадочные породы важны, потому что они были перенесены водой, отложились в стоячем водоеме и впоследствии изменились под воздействием химических процессов, в которых участвовала жидкая вода на поверхности Марса в какой-то момент в прошлом. Вся причина, по которой мы приехали на Джезеро, заключалась в изучении этого типа пород. Это совершенно фантастические образцы для всеобъемлющих целей миссии».

Шустер является соавтором статьи вместе с первым автором Таней Босак, геобиологом из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже.

«Эти керны пород, вероятно, являются самыми древними образцами материалов, взятых из любой известной среды, в которой могла существовать жизнь», — говорит Босак. «Когда мы вернем их на Землю, они смогут многое рассказать нам о том, когда, почему и как долго на Марсе существовала жидкая вода, а также о том, могла ли на этой планете происходить какая-то органическая, пребиотическая и, возможно, даже биологическая эволюция».

Важно отметить, что некоторые образцы содержат очень тонкозернистые отложения, которые, скорее всего, являются наиболее вероятным типом пород, сохранивших свидетельства прошлой микробной жизни на Марсе — если на планете вообще была или есть жизнь.

«Жидкая вода — ключевой элемент во всем этом, потому что она является основным ингредиентом для биологической активности, насколько мы ее понимаем», — говорит геохимик Шустер. «Мелкозернистые осадочные породы на Земле с наибольшей вероятностью сохраняют признаки прошлой биологической активности, включая органические молекулы. Вот почему эти образцы так важны».

25 июля НАСА сообщило, что Perseverance собрал новые образцы горных пород из обнажения под названием Cheyava Falls, которые также могут содержать признаки прошлой жизни на Марсе. Научные приборы марсохода обнаружили следы органических молекул, а включения в виде «леопардовых пятен» в породах похожи на те, которые на Земле часто ассоциируются с окаменевшей микробной жизнью.

В своем заявлении Кен Фарли, научный сотрудник проекта Perseverance в Калифорнийском технологическом институте, сказал: «С научной точки зрения Perseverance больше нечего дать. Чтобы полностью понять, что на самом деле происходило в долине марсианской реки у кратера Езеро миллиарды лет назад, мы бы хотели вернуть образец водопада Чейава на Землю, чтобы его можно было изучить с помощью мощных приборов, имеющихся в лабораториях».

Осадочные породы дают ответы

Шустер отметил, что Езеро и веер отложений, оставленных рекой, которая когда-то впадала в него, скорее всего, образовались 3,5 миллиарда лет назад. Сейчас эта обильная вода исчезла, либо заперта под землей, либо ушла в космос. Но Марс был влажным в то время, когда жизнь на Земле — в виде микробов — уже была повсюду.

«Жизнь была на Земле в тот момент, 3,5 миллиарда лет назад», — сказал он. «Основной вопрос заключается в том, была ли жизнь и на Марсе в тот период времени?

«В любом месте на Земле за последние 3,5 миллиарда лет, если вы дадите мне сценарий реки, текущей в кратер и переносящей материалы в стоячий водоем, биология могла бы закрепиться там и оставить свой след, тем или иным образом», — добавил Шустер. «А в тонкозернистых отложениях, в частности, у нас были бы очень хорошие шансы зафиксировать эту биологию в лабораторных наблюдениях, которые мы можем провести с этим материалом на Земле».

Шустер и Босак признают, что оборудование для анализа органических веществ, установленное на борту марсохода, не обнаружило органических молекул в четырех образцах из осадочного веера. Органические молекулы используются и производятся теми видами жизни, с которыми мы знакомы на Земле, однако их наличие не является однозначным доказательством существования жизни.

«Мы не обнаружили органических соединений в этих ключевых образцах», — говорит Шустер. «Но то, что прибор не обнаружил органические соединения, не означает, что их нет в этих образцах. Это просто означает, что они не были в концентрации, которую можно было обнаружить с помощью приборов ровера, в этих конкретных породах».

На сегодняшний день Perseverance собрал в общей сложности 25 образцов, включая дубликаты и атмосферные образцы, а также три «трубки свидетеля», которые фиксируют возможные загрязнения вокруг ровера. Восемь дубликатов образцов горных пород, а также атмосферные образцы и трубки-свидетели были помещены в так называемый тайник Three Forks на поверхности Джезеро в качестве запасного варианта на случай, если у ровера возникнут проблемы и бортовые образцы не смогут быть извлечены. Остальные 15 образцов, включая образец водопада Чейава, собранный 21 июля, остаются на борту ровера в ожидании извлечения.

Шустер входил в состав команды, которая проанализировала первые восемь собранных образцов горных пород — по два из каждого места на дне кратера. Все они представляли собой магматические породы, вероятно, образовавшиеся при ударе метеорита о поверхность и раскопке кратера. Эти результаты были представлены в статье 2023 года на основе анализа, проведенного приборами на борту Perseverance.

Новая статья представляет собой анализ еще семи образцов, три из которых являются дубликатами, хранящимися сейчас на поверхности Марса, собранных в период с 7 июля по 29 ноября 2022 года с фронта западного веера отложений в Езеро. Босак, Шустер и их коллеги обнаружили, что породы состоят в основном из песчаника и аргиллита, образовавшихся в результате речных процессов.

«На судне Perseverance были обнаружены водные осадочные породы во фронте, вершине и на краю западного вентилятора Езеро, и был собран набор образцов, состоящий из восьми карбонатосодержащих песчаников, сульфатосодержащего аргиллита, сульфатосодержащего песчаника и песчано-галечного конгломерата», — сказал Босак. «Породы, собранные в передней части вентилятора, являются самыми старыми, в то время как породы, собранные в верхней части вентилятора, вероятно, являются самыми молодыми породами, образовавшимися во время водной активности и отложения осадков в западном вентиляторе».

Хотя Босак больше всего заинтересован в возможных биосигнатурах в мелкозернистых отложениях, крупнозернистые отложения также содержат ключевую информацию о воде на Марсе, сказал Шустер. Хотя вероятность сохранения органических веществ или потенциальных биологических материалов в них меньше, они содержат карбонатные материалы и детрит, вымываемый вверх по течению исчезнувшей рекой. Таким образом, они могут помочь определить, когда на Марсе действительно текла вода, что является основным направлением исследований Шустера.

«Проведя лабораторный анализ этих детритовых минералов, мы сможем сделать количественные выводы о том, когда были отложены осадочные породы и каков был химический состав воды. Каков был уровень pH (кислотности) воды, когда выпали в осадок эти вторичные фазы? В какой момент времени происходило это химическое изменение?» — сказал он.

Теперь у нас есть набор образцов, который позволит нам понять условия окружающей среды, когда жидкая вода поступала в кратер». Когда эта жидкая вода поступала в кратер? Была ли она прерывистой?».

Ответы на эти вопросы зависят от анализа возвращенных материалов в наземных лабораториях для выявления органической, изотопной, химической, морфологической, геохронологической и палеомагнитной информации, которую они фиксируют, подчеркивают исследователи.

«Одна из важнейших задач планетарной науки — вернуть эти образцы», — сказал Шустер.