Планеты и жизнь - Мухин Лев Михайлович (серии книг читать онлайн бесплатно полностью TXT) 📗
Это позволило получить новые сведения о строении поверхности Марса.
Фотографии запечатлели лавовые потоки и кратеры, причем некоторые явно отличаются от метеоритных.
Значит, на Марсе, по крайней мере в прошлом, действовали вулканы. Снимки еще раз подтвердили, что на поверхности планеты есть структуры, которые можно истолковать как следы водных потоков или ледников.
Мы уже говорили о том, что климат на Марсе не всегда был таким, как сегодня. Однако если в прошлом на Марсе были реки и ледники, то куда исчезла вода сегодня?
Многие исследователи полагают, что сейчас на Марсе существует мощный слой (многие сотни метров)
вечной мерзлоты. И вот, как бы в подтверждение этой точки зрения, при анализе фотографий поверхности удалось установить, что на склонах некоторых метеоритных кратеров застыли многокилометровые "селевые потоки". Судя по всему, при ударе метеорита о поверхность планеты мерзлый грунт нагревается и тает, и потоки грязи стекают по склону кратера, оставляя характерные следы.
Предварительный анализ полученных данных позволяет считать, что атмосфера Марса в прошлом была более плотной. Если эти данные верны, то Марс действительно претерпевал за свою историю значительные изменения климата.
Центральными экспериментами "Викингов" были эксперименты по поиску жизни на Марсе. Эксперименты делились на две группы.
Первая группа - анализ проб грунта на присутствие в нем органических молекул. Эти опыты проводили при помощи бортового хроматомасс-спектрометра весьма высокой чувствительности: многие соединения выявляются этим прибором даже в том случае, если они присутствуют в пробе в количестве, меньшем чем одна часть на миллиард.
Что же это за прибор? Он представляет собой хроматографическую разделительную колонку, соединенную со входом в ионный источник миниатюрного масс-спектрометра. Начальный участок колонки связан с печкой, в которой сжигаются пробы марсианского гранта.
При сжигании сложных органических соединений обычно образуются летучие вещества - нитрилы, альдегиды, бензол и другие достаточно простые продукты.
Попадая все вместе в хроматографическую колонку, они выходят из нее в различное время, и поэтому массспектрометр анализирует уже не сложную смесь веществ, а индивидуальные простые соединения, спектры которых хорошо известны.
Руководители программы "Викинг" исходили из естественного предположения, что если жизнь на поверхности Марса существует, то ей должны сопутствовать достаточно сложные органические соединения. Действительно, на Земле мы почти всегда встречаем продукты распада и жизнедеятельности микрофлоры. Поэтому органические остатки на поверхности нашей планеты есть практически повсеместно.
Но очень чувствительный прибор на "Викингах" не обнаружил в грунте никаких органических молекул.
Было зафиксировано лишь присутствие воды в совсем малых дозах - 0,1 - 1 процент. Эти результаты (они были одними из первых, переданных на Землю) нанесли сильный удар по оптимизму сторонников "жизни на Марсе". Ведь исследователи рассчитывали обнаружить на поверхности Марса хотя бы продукты абиогенного синтеза. Мы уже говорили, что альдегиды, например, в принципе могут образовываться из атмосферных компонентов под действием ультрафиолетового излучения. Правда, концентрация таких соединений должна быть очень низкой, поскольку создающий их ультрафиолет оказывает одновременно и сильное разрушающее действие.
Поэтому руководители программы решили "копнуть глубже" - взять пробу на анализ из-под камня, где органические соединения защищены от ультрафиолета и должны были бы сохраниться. Но и здесь ученых постигла неудача. В этой пробе органики также не было.
Казалось, вопрос решен: Марс - биологически мертвая планета. Но тут на Землю стала поступать информация, получаемая в результате других экспериментов, чисто биологических. Этих экспериментов было три.
Первый состоял в изучении фотосинтетического усвоения гипотетической марсианской микрофлорой меченых 14СО2 и 14СО. Пробы грунта поместили в небольшой замкнутый объем (камеру). В камере был смонтирован миниатюрный осветитель, имитирующий солнечный свет, а внутрь вместо марсианского воздуха вводились 14CO2 и 14СО. Авторы этого эксперимента предполагали, что если в пробе грунта содержатся микроорганизмы, то они могут под действием солнечного света усваивать 14СО2 и 14СО, включая в молекулы клеточного вещества радиоуглерод из газовой фазы.
После экспонирования образцов грунта на свету они подвергались постепенному нагреванию. Сначала при нагревании и продувке инертным газом удалялись все исходные и сорбированные газы. Затем температура повышалась до 600 градусов Цельсия, и происходило термическое разложение гипотетических марсианских микроорганизмов, при котором должна была бы выделяться углекислота с радиоуглеродом, перешедшим в состав этих организмов из исходной газовой фазы.
Для фиксации меченого радиоуглерода служил счетчик радиоактивности, который и зарегистрировал искомый сигнал. Контрольный образец, прошедший предварительную термическую обработку, дал отрицательный результат.
Во втором эксперименте изучали хорошо известный для земных условий факт "дыхания грунта". Если взять образец грунта и увлажнить его, то все процессы жизнедеятельности микроорганизмов здесь как бы усиливаются, активнее выделяются газы: азот, углекислота, кислород. Приборы "Викингов" зарегистрировали выделение из увлажненной пробы кислорода и углекислоты.
В третьем опыте к пробе грунта добавлялась питательная жидкая среда, содержащая меченые радиоактивные соединения - аминокислоты, лактат и прочие. Этот метод широко используют микробиологи для изучения обмена веществ у земной микрофлоры. Микроорганизмы, усваивая эти соединения, окисляют их до углекислоты, которая радиоактивна, так как содержит 14С. На "Викингах" счетчики радиоактивности зарегистрировали рост счета импульсов, что может свидетельствовать о присутствии в пробе микрофлоры.
Хорошо известно, что каждый биологический эксперимент требует контроля. Как были организованы контрольные опыты на "Викингах"? Те же самые процедуры, о которых мы только что говорили, дублировались на образцах, предварительно нагретых до 170 градусов Цельсия. Если в этих пробах и была жизнь, построенная по земному образу и подобию, то она была уничтожена при нагревании. Значит, все процессы обмена и усвоения не должны были происходить, и соответственно нельзя в этом случае было ожидать сигналов от датчиков во всех трех биологических экспериментах.
Так вот, самым интересным было то, что сигналы от датчиков в опытах с предварительно простерилизованным при температуре 170 градусов Цельсия образцом отсутствовали.
Итак, налицо противоречие. Хотя кривые, фиксирующие выделение 14СО2, и непохожи на те, которые получаются на Земле, но рост количества меченой углекислоты очевиден, и вся серия биологических экспериментов как будто не согласуется с хроматомасс-спектрометрическим анализом.
Попробуем разобраться в этом противоречии. Здесь открываются, по крайней мере, две возможности.
Первая состоит в том, что следует принять вывод: жизни на Марсе нет (по крайней мере, в местах посадки "Викингов"). В этом случае результаты биологических экспериментов могут быть объяснены следующим образом: меченые соединения, содержавшиеся в жидкой питательной среде, были окислены до 14СО2 чисто неорганическим путем.
Дело в том, что из-за отсутствия на Марсе защитного озонового экрана на поверхность планеты падает поток жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.
При облучении ультрафиолетом минералы Марса сильно могут изменять свои свойства. На их поверхности могут образовываться активные центры, придающие минералам свойства сильных катализаторов, ускоряющих разнообразные химические реакции.
Вторая возможность - сделать вывод, что жизнь на Марсе есть.
Но как же отнестись в этом случае к результатам хроматомасс-спектрометрии? Объяснение может быть найдено и тут.
