«Мы считаем, что пыльные марсианские ледяные обнажения в средних широтах представляют собой наиболее легкодоступные места для поиска марсианской жизни на сегодняшний день».

Условия, необходимые для фотосинтеза на Марсе, могут существовать под поверхностью пыльного льда в средних широтах Красной планеты, говорится в новом исследовании.

Фотосинтез — это процесс, с помощью которого живые существа, такие как растения, водоросли и цианобактерии, получают химическую энергию. Для его протекания необходимы вода и свет, и он порождает большую часть кислорода, содержащегося в атмосфере Земли. Новое исследование предполагает, что достаточно толстый слой льда на Марсе может отфильтровать жёсткую солнечную радиацию, но при этом пропускать достаточно солнечного света для фотосинтеза, создавая так называемые «пригодные для жизни освещаемые зоны».

Подобно тому, как фотосинтез нуждается в правильном освещении, эти результаты должны рассматриваться в правильном свете. Хотя они не свидетельствуют о том, что жизнь существует на Марсе в настоящее время или когда-либо существовала в истории Красной планеты, результаты дают учёным, участвующим в этом непрерывном поиске, представление о том, где её искать.

«Мы не утверждаем, что нашли жизнь на Марсе, но вместо этого считаем, что пыльные марсианские ледяные обнажения в средних широтах представляют собой наиболее легкодоступные места для поиска марсианской жизни на сегодняшний день», — сказал Space.com руководитель исследования Адитья Хуллер (Aditya Khuller), постдокторский научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА.

Земля против Марса: найдите разницу

И Земля, и Марс находятся в так называемой «зоне обитаемости» Солнца — области вокруг звезды, в которой температура позволяет существовать жидкой воде на поверхности планет. Однако в то время как 71 % поверхности Земли покрыт океанами с жидкой водой, Марс демонстрирует нам сухой ландшафт.

Наблюдения марсианских миссий, таких как марсоходы Curiosity и Perseverance, показали, что так было не всегда. Исследованные этими роботами геологические объекты, такие как русла сухих озёр и речных притоков, указывают на то, что миллиарды лет назад по просторам Красной планеты текла жидкая вода. Кроме того, пролетающие над Марсом аппараты, такие как Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) НАСА, обнаружили на Марсе водяной лёд, причём зачастую в неожиданных регионах.

Учёные считают, что Марс потерял жидкую воду миллиарды лет назад, когда его магнитное поле ослабло (магнитосфера Земли всё ещё сильна), а атмосфера была в основном разрушена. Это означало, что испаряющейся воде почти ничего не мешало улетучиваться в космос. Отсутствие плотной атмосферы также означает, что современный Марс подвергается бомбардировке жёстким ультрафиолетовым излучением Солнца, которое смертельно опасно для живых существ и разрушает сложные молекулы, необходимые для жизни.

«В отличие от Земли, на Марсе нет защитного озонового щита, поэтому на поверхности на 30% больше вредного ультрафиолетового излучения по сравнению с нашей планетой», — говорит Халлер. «Таким образом, на Марсе области, где может происходить фотосинтез, скорее всего, находятся внутри пыльного льда, поскольку вышележащий пыльный лёд блокирует вредное ультрафиолетовое излучение на поверхности Марса, а жидкая вода крайне нестабильна на поверхности Марса из-за его сухой атмосферы».

Используя компьютерное моделирование, команда обнаружила, что пыльный лёд Марса может таять изнутри, а вышележащий лёд защищает эту неглубокую подповерхностную жидкую воду от испарения в сухую марсианскую атмосферу.

«Таким образом, два ключевых ингредиента для фотосинтеза могут присутствовать в пыльном марсианском льду в средних широтах», — добавил Халлер. Для фотосинтеза необходимо достаточное количество солнечного света, а также жидкая вода». Два предыдущих независимых моделирования плотного марсианского снега показали, что таяние под поверхностью может происходить в марсианских средних широтах уже сегодня, если в снегу присутствует небольшое количество пыли (менее 1%).

«Обнаружение пыльного льда внутри погребённых пыльных снежных пакетов, связанных с марсианскими оврагами несколько лет назад, указывает на существование механизма их таяния под поверхностью с образованием неглубокой подповерхностной жидкой воды».

Халлер пояснил, что команда обнаружила, что на поверхности Марса вредное ультрафиолетовое излучение блокируется вышележащим льдом. Этот лёд также позволяет солнечному излучению проникать под поверхность льда в достаточном количестве, чтобы там мог происходить фотосинтез.

Глубина, на которой существуют эти пригодные для жизни освещаемые зоны, зависит от количества пыли во льду. Моделирование показало, что очень пыльный лёд будет блокировать слишком много солнечного света. Однако лёд с содержанием пыли от 0,01% до 0,1% позволит существовать радиационной зоне на глубине от 2 до 15 дюймов (от 5 до 38 сантиметров). Менее «загрязнённый» лёд позволил бы существовать более глубокой и широкой радиационной зоне на глубине от 7 до 10 футов (от 2,2 до 3,1 метра).

Команда считает, что полярные области Марса, где находится большая часть его льда, были бы слишком холодными для существования этих радиационных зон, пригодных для жизни, из-за отсутствия подповерхностного таяния. Такое таяние более вероятно в среднеширотных районах Красной планеты.

Теория команды имеет некоторую поддержку в виде свидетельств наблюдений, полученных не с Марса, а с нашей планеты.

«Я был удивлён, узнав, что на Земле существуют потенциально схожие аналоги жизни во льду, содержащем пыль и осадки», — добавил Халлер. Они называются «криоконитовыми лунками» и образуются, когда пыль и осадочные породы, находящиеся поверх льда, тают во льду, поскольку они темнее льда».

Как поясняет исследователь, каждое лето внутри льда образуется жидкая вода, которая нагревается солнечным светом вокруг тёмной пыли, даже если лёд сверху заморожен, как крышка. Это происходит потому, что лёд полупрозрачен, что позволяет солнечному свету проникать под поверхность.

«Люди обнаружили микроорганизмы, которые живут в этих неглубоких подповерхностных средах обитания на Земле», — говорит Халлер. «Микроорганизмы обычно впадают в спячку зимой, когда солнечного света недостаточно для образования жидкой воды в пыльном льду».

Конечно, всё это не означает, что фотосинтезирующая жизнь существует на Марсе или когда-либо существовала. Но это интригует и может подтолкнуть к дальнейшим исследованиям возможного существования подповерхностных освещаемых зон, пригодных для жизни, на Красной планете.

«Я работаю с группой учёных над созданием улучшенного моделирования того, где и когда пыльный лёд может таять на Марсе сегодня», — заключил Халлер. «Кроме того, мы воссоздаём некоторые из этих сценариев с пыльным льдом в лабораторных условиях, чтобы изучить их более подробно».