Життя на Марсі

Протягом цілих століть люди розмірковували над імовірністю життя на Марсі, зважаючи на близькість та подібність цієї планети до Землі. Серйозні пошуки ознак життя розпочалися у XIX столітті, і вони продовжуються й досі через телескопні спостереження та космічні місії із висадкою апаратів на Марсі. В той час як рання праця в цьому напрямку зосереджувалася на феноменології та межувала із фантазією, сучасні наукові підходи змусили науковців фокусувати увагу на пошуку води, хімічних біосигнатур у ґрунті та кам'яних породах на поверхні планети, а також біосигнатур у газах атмосфери

Марс становить особливий інтерес у контексті дослідження виникнення життя через схожість цієї планети до Землі на ранніх етапах її формування. Марс видається особливо сприятливим для таких досліджень, оскільки він має холодний клімат, на ньому відсутні такі явища як тектоніка плит або дрейф континентів, тож планета залишилася майже незміненою з кінця Гесперійського періоду. Вік щонайменше двох третин поверхні Марса налічує понад 3.5 мільярда років, а тому Марс може таїти в собі найкращий збір інформації щодо пребіотичних умов, які зрештою могли б призвести до абіогенезу, навіть якщо життя не існує, або й ніколи не існувало на цій планеті. Наразі залишаються відкритими питання щодо того, чи існує зараз життя на Марсі, або чи воно існувало там в минулому, а фантазії на тему фантастичних марсіан є повторюваною рисою масової розважальної культури XX та XXI століть.

24 січня 2014 року NASA повідомили про те, що теперішні дослідження, які виконуються на планеті Марс за допомогою марсоходів «К'юріосіті» та «Опортьюніті» відтепер будуть спрямовані на пошук ознак існування древнього життя, в тому числі біосфери на основі автотрофних, хемотрофних та/або хемолітотрофних мікроорганізмів, а також древніх водойм, в тому числі річково-озерних середовищ (рівнин, пов'язаних із положенням древніх річок чи озер), які могли колись бути придатними для життя. Пошук ознак життєпридатності, тафономії (пов'язана із скам'янілостями) та органічного вуглецю на планеті Марс є зараз першочерговою метою і напрямком діяльності NASA.

Ранні спостереження й гіпотези

Полярні льодові шапки на Марсі були помічені ще в середині XVII століття, а наприкінці XVIII століття Вільямом Гершелем було вперше доведено, що вони періодично розростаються та зменшуються, почергово — в зимовий та літній періоди на кожній півкулі. До середини XIX століття астрономи вже знали, що Марс подібний до Землі й за іншими ознаками, наприклад, що тривалість дня на Марсі — майже така ж, як і на Землі. Вони також знали, що нахил осі обертання планети теж подібний до земного, а це означало, що на Марсі існують пори року, як і на Землі, тільки вони майже вдвічі довші, зважаючи на набагато більшу тривалість марсіанського року. Всі ці спостереження призвели до поширення спекуляцій навколо гіпотези, за якою темніші альбедо-деталі — це вода, а світліші — це суша. А тому цілком слушним ставало припущення, що планету Марс може населяти певна форма життя.

Спектроскопічний аналіз атмосфери Марса по-справжньому розпочався у 1894 році, коли американський астроном Вільям Воллес Кемпбелл довів, що ані води, ані кисню немає у марсіанській атмосфері.[9] До 1909 року якісніші телескопи та найкращі перигелійні протистояння Марса, що спостерігалися з 1877 року, остаточно покінчили із гіпотезою каналів.

Придатність для життя

Хімічні, фізичні, геологічні та географічні чинники формують середовище Марса. Окремі вимірювання та розрахунки цих факторів можуть бути недостатніми для того, аби назвати певне середовище придатним для життя, але сукупність такої інформації може допомогти передбачити розташування місцевостей із більшим чи меншим потенціалом життєпридатності. Два сьогоднішні екологічні підходи до прогнозування потенційної життєпридатності марсіанської поверхні використовують 19 чи 20 факторів середовища, роблячи акцент на наявності води, температурі, а також присутності поживних речовин, джерела енергії та захисту від сонячного ультрафіолету та галактичного космічного випромінювання

Науковці не знають, яка кількість параметрів є мінімальною для визначення потенціалу життєпридатності, але вони певні, що їх число має бути більшим, ніж один чи два фактори з таблиці нижче. Так само і в кожній групі параметрів — для кожного з них ще треба визначити поріг життєпридатності. Лабораторні симуляції показують, що кожного разу, коли поєднуються декілька летальних факторів, шанси на виживання різко падуть. Поки що немає опублікованих повноцінних симуляцій марсіанського середовища, в яких поєднувалися б усі біоцидні фактори.

В минулому останні моделі продемонстрували, що навіть при густій атмосфері, з високим вмістом CO2, ранній Марс був, фактично, холодніший, аніж Земля. Однак, тимчасові періоди потепління, пов'язаного із впливом вулканічної активності, могли створити такі умови, які були б сприятливими для формування мереж долин пізнього Ноахійського періоду, хоча ближче до середини Ноахійського періоду планетарні умови були, швидше за все, морозяні. Місцеві потепління середовища в результаті вулканізму та подібних чинників були б радше спорадичні, однак, мабуть, було багато таких явищ, які змушували воду текти поверхнею Марса. Мінералогічний та морфологічний аналізи вказують на погіршення життєпридатності планети вже починаючи з середини Гесперійського періоду. Справжні причини такого повороту ще не до кінця зрозумілі, але можуть бути пов'язаними із комбінацією різних природних процесів, до яких належать втрата ранньої атмосфери, або сильна ерозія поверхні, або і те й те.

Втрата марсіанського магнітного поля справила значний вплив на розвиток поверхневого середовища через втрату атмосфери та збільшення вхідної радіації; ця зміна сильно понизила придатність марсіанської поверхні для життя.

Якби на планеті було магнітне поле, атмосфера захистила б поверхню від ерозії сонячним вітром, а це, в свою чергу, забезпечило б збереження щільної атмосфери, необхідної для існування води у рідкій формі на поверхні Марса. Втрата атмосфери супроводжувалася пониженням температур. Частина запасів рідкої води випарувалася й була перенесена на полюси, в той час як решта опинилася ув'язненою в шарі льоду під поверхнею.

Спостереження на Землі, поряд із числовим моделюванням, продемонстрували, що зіткнення з космічним об'єктом, в результаті якого утворюється кратер, може завершитися формуванням тривалої гідротермальної системи, якщо в корі планети присутній лід. Наприклад, 130-кілометровий кратер міг би підтримувати активну гідротермальну систему навіть до 2-х мільйонів років — отже, достатньо довго для того, аби змогло виникнути мікроорганічне життя.

Зразки ґрунту та каміння, досліджені у 2013 році марсоходом NASA — «К'юріосіті» — за допомогою його бортових інструментів, забезпечили дослідників додатковими відомостями щодо декількох факторів життєпридатності.

Команда марсохода ідентифікувала в зразках цього ґрунту деякі із ключових інгредієнтів, необхідних для життя, в тому числі сірку, азот, водень, кисень, фосфор та, ймовірно, вуглець, а також глинисті мінерали, що дозволяє припустити існування давним-давно, на місці збору цих зразків, якогось водного середовища — можливо озера, або древнього русла річки — з нейтральною та не надто солоною водою. 9 грудня 2013 року NASA повідомили, що на основі інформації із марсохода «К'юріосіті», який виконував дослідження в районі рівнини Aeolis Palus, у кратері Ґейл містилося древнє прісноводне озеро, середовище якого могло бути придатним для мікробіологічного життя. Підтвердження того, що на Марсі існували потоки рідкої води, а також — наявність поживних речовин та мінералів, та колишнє відкриття давньої магнітосфери, яка захищала планету від космічної та сонячної радіації, — всі ці дані переконливо свідчать про те, що Марс в минулому міг мати необхідні фактори середовища для підтримування життя. Однак, навіть однозначна оцінка колишнього середовища Марса як такого, що є придатним для життя, ще не є сама по собі підставою стверджувати, що життя на Марсі колись справді існувало.