Прибор на борту марсохода «Розалинд Франклин» сможет точно отличить следы жизни от простой химии
Марсоход «Розалинд Франклин» (Rosalind Franklin), который отправится к Марсу в 2030 году, несет на борту прибор, способный отличить молекулы живого от молекул неживого по их зеркальной симметрии. Чтобы проверить, справится ли прибор с этой задачей, ученые провели эксперимент и попутно сделали неожиданное открытие о загрязнении метеоритов.
Органических молекул на Марсе уже нашли немало — их обнаружили нынешние марсоходы NASA. Но ни одну из них не удалось уверенно связать с жизнью: такие же молекулы образуются и без участия организмов, в результате обычных химических реакций . Проблема в том, что нет метода, который позволял бы однозначно сказать: вот эта молекула — след биологии, а вот эта — нет.
Ключ к решению этой проблемы — хиральность. Это свойство молекул существовать в двух зеркальных версиях, которые неотличимы по составу, но различаются пространственной структурой — как левая и правая рука. Живые организмы на Земле и где угодно еще используют молекулы почти исключительно одной «руки». Если жизнь строит белки, она берет аминокислоты только левой конфигурации. Если молекулы образовались без участия живых существ, то обе зеркальные версии присутствуют в равных долях — это называется рацемической смесью.
Исследователи из Института исследования Солнечной системы Макса Планка, Геттингенского университета и Университета Лазурного берега в Ницце решили проверить, может ли инструмент марсохода уловить это различие для двух конкретных молекул — пристана (C₁₉H₄₀) и фитана (C₂₀H₄₂) . Это углеводороды, которые образуются из живых организмов и встречаются на Земле в составе нефти. Они очень стабильны — именно поэтому теоретически могут пережить миллиарды лет на марсианской поверхности и дойти до нас как молекулярные следы древней жизни.
Все о Марсе: есть ли жизнь, сколько лететь и почему называют Красной планетой
Прибор, который будет пытаться отличить живое от мертвого на Марсе, называется MOMA — Mars Organic Molecule Analyzer. Он совмещает газовый хроматограф, масс-спектрометр, миниатюрные печи и лазер. Суть его работы такова: образец породы нагревают, летучие вещества испаряются и проходят через капиллярные трубки, внутренние стенки которых покрыты специальным веществом. Зеркальные версии одной и той же молекулы взаимодействуют с покрытием с разной скоростью и потому выходят из трубки в разное время — их можно разделить и посчитать.
Для пристана и фитана такое разделение до сих пор никому не удавалось — эти молекулы слишком химически инертны. Ученые использовали точные копии трубок MOMA и впервые показали, что прибор справляется с задачей: он действительно может различить зеркальные версии обоих углеводородов.
Для эксперимента вместо марсианских пород взяли фрагменты метеорита Мерчисон — он упал в Австралии в 1969 году и хорошо известен ученым как богатый источник внеземных органических молекул. Предполагалось, что пристан и фитан попали в метеорит как загрязнение с Земли — от живых организмов, с которыми он контактировал после падения. И именно здесь эксперимент принес сюрприз.
Оказалось, что в метеорите Мерчисон пристан и фитан присутствуют в строго равных долях обоих зеркальных вариантов. Биологическое загрязнение дало бы перекос в одну сторону. Равные доли говорят о другом источнике. Ученые сопоставили результаты с измерениями пристана и фитана в горючих сланцах — осадочных породах, содержащих предшественник нефти . При формировании нефти под действием высокого давления и температуры хиральный дисбаланс постепенно исчезает. Вывод: пристан и фитан попали в метеорит не от микробов с австралийской почвы, а из нефтяных аэрозолей в атмосфере прямо во время его падения.
Это наблюдение показывает, что следы человеческой промышленности теперь вписаны в химию метеоритов, которые ученые изучают как внеземной материал. И это повод задуматься, насколько тщательно нужно проверять состав таких образцов на возможное земное загрязнение.
Что касается самого марсохода — его старт запланирован на 2030 год. MOMA будет работать с образцами, которые бур достанет из-под поверхности Марса — туда ультрафиолетовое излучение Солнца не проникает, и органика лучше сохраняется. Если жизнь когда-то существовала на молодом и влажном Марсе, молекулы вроде пристана и фитана — одни из самых реальных кандидатов на роль ее химических следов. Теперь ученые уверены, что марсоход сможет точно определить их.
Иллюстрация NASA
Самое популярное
