Н Хоровиц - Поиски жизни в Солнечной системе

• Название: Поиски жизни в Солнечной системе
• Автор: Н Хоровиц
• Жанр: Прочая научная литература

---

Во-вторых, в качестве источника освещения в эксперимен те использовался не солнечный свет на Марсе-это было технически трудно осуществить,-а ксеноновая лампа со спектром, похожим на спектр солнечного света у поверх ности Марса (в котором отфильтрованы длины волн короче 320 нм). Свет требовался для обеспечения энергией фото синтеза организмов, если бы таковые обнаружились. Так как лабораторные эксперименты показали, что на минеральной поверхности, облученной ультрафиолетовым светом с дли ной волны короче 300 нм, в присутствии СО и паров воды идет абиогенный синтез простых органических соединений, мы решили исключить этот диапазон волн, чтобы избежать путаницы при выяснении природы источников органического вещества. Хотя указанная область присутствует в спектре солнечного излучения, достигающего поверхности Марса, мы оправдывали ее исключение тем, что свет этих длин волн настолько разрушителен для сложных органических моле кул, что у марсианских организмов должны были вырабо таться защитные механизмы, позволяющие либо отфильтро вывать, либо нейтрализовать ее действие.

Лабораторные испытания показали, что течение экспери мента не зависит от фотосинтеза в пробах грунта. Фиксация СО и СОд в органическое вещество в живых клетках происхо дит и в ходе темновых процессов. В самом деле, при лабораторных испытаниях приборы регистрировали фикса цию как в темноте, так и при фотосинтезе.

На Марсе было проведено девять экспериментов по выделению продуктов пиролиза: шесть-на Равнине Хриса и три-на Равнине Утопия. Самый первый анализ (сделанный на Равнине Хриса, С 1-на рис. 18) дал положительный ре зультат. Количество связавшегося углерода было невелико по сравнению с тем, что наблюдалось при анализах образцов земного грунта, но значительно выше фонового уровня, установленного в предполетных лабораторных анализах сте рильных проб грунта. Учитывая меры, принятые для устра нения помех небиологической природы, получение даже сла бого сигнала с Марса было поразительным. Поэтому было решено провести новый контрольный эксперимент (С 2): вторая проба марсианского грунта нагревалась при темпера туре 175 С в течение трех часов перед инкубацией с радио активными газами. Количество связавшегося углерода при

этом снизилось на 88%. Казалось, мы обнаружили на Марсе синтез органического вещества, чувствительный к температу ре, но то обстоятельство, что и после нагрева 12% реакции продолжалось, ставило под сомнение биологическую приро ду процесса.

В двух последующих экспериментах (С 3 и С 4) были предприняты безуспешные попытки повторить результат эксперимента С 1. Если исходить из критериев, установлен ных на основании предполетных анализов, то результаты экспериментов можно лишь с большой натяжкой признать положительными, хотя ни один из них по количеству связан ного углерода даже не приблизился к эксперименту С 1. Была проведена еще одна проверка (С 5) термостабильности сла бых реакций, зарегистрированных в СЗ и С 4. На этот раз образец грунта инкубировали при 120 С в течение примерно 2 мин, после чего температура понижалась до 90 С и грунт инкубировался еще около 2 ч. На этот раз никаких изменений в реакции не произошло, что опять же свидетельствовало о ее небиологической природе. В последнем эксперименте на Равнине Хриса (С 6) изучалось влияние на реакцию паров воды. Никаких изменений не было обнаружено и в этом случае.

Из трех экспериментов, проведенных на Равнине Утопия, первый (U 1) по слабому положительному ответу был сходен с экспериментами С 2-С 6. На основании выработанных еще на Земле критериев результаты LJ 2 и U 3 следовало признать отрицательными. Дальнейшие анализы на Равнине Утопия пришлось прекратить из-за появления течи в аппарате.

Хотя положительные результаты экспериментов по вы делению продуктов пиролиза еще не получили полного истолкования, вероятность тою, что они связаны с биологи ческими процессами, ничтожна. Такой вывод объясняется следующими причинами.

1. Поскольку не удалось воспроизвести обнадеживающий результат эксперимента С 1, следует рассматривать получен ные в нем высокие показания как аномалию, обусловленную, видимо, сбоем в работе прибора. Если это действительно так. то 88%-ная потеря активности в эксперименте С 2 неоправданно высока и реакция более устойчива к высокой температуре, чем это следует из результатов первого ана лиза. Термостабильная, небиологическая по своей природе реакция четко выражена в эксперименте С 5.

2. Хотя вода должна быть фактором, ограничивающим возможность жизни на Марсе (см. гл. 6), введение в экспери

ментальную камеру ее паров в концентрации, создающей влажность, близкую к насыщению, не влияло на реакцию либо оказывало угнетающее воздействие. (Воду впрыскивали в экспериментах С 5, С 6 и LJ 2. Подробности приведены в работах [4, 5].)

3. Хотя данных на этот счет недостаточно, по-видимому, можно считать, что наблюдаемая реакция протекает при мерно одинаково как в темноте, так и на свету. (Эксперимен ты LJI и LJ3 проводились в темноте, а все другие-на свету.) Образцы грунта, взятые с поверхности Земли, как правило, связывают гораздо больше углерода на свету, что объясняет ся присутствием там фотосинтезирующих организмов.

4. Лабораторные опыты, проведенные после полета "Ви кингов", показали, что, за исключением сомнительной чувст вительности реакции к высоким температурам, все отмечен ные выше ее особенности характерны для небиологических реакций между смесью радиоактивных газов и богатыми железом минералами. К их числу относится магемит (у-Ре^Оз)-магнитная форма оксида железа, которая срав нительно редко встречается на Земле, но, как позволяют думать результаты, полученные "Викингами", широко рас пространена на Марсе.

Таким образом, на основании полученных результатов фиксацию углерода, зарегистрированную в эксперименте по выделению продуктов пиролиза (ВПП), вероятно, можно объяснить тем, что на поверхности Марса присутствуют один или несколько железосодержащих минералов, которые реагируют с СО из газовой смеси. Содержание железа в

грунте поверхности Марса составляет 13%. Хотя специалис ты все еще обсуждают вопрос, какие именно минералы имеются на поверхности планеты, вероятно, в данном экспе рименте были зарегистрированы продукты реакции, катали зируемой железом. Природа образовавшегося продукта, не зависимо от того, органический он (т. е. содержащий атомы углерода, соединенные с атомами водорода) или нет, не известна. Если предположить первое, то, судя по результатам эксперимента ВПП, количество синтезированного органи ческого вещества должно быть близко к пределу чувстви тельности газового хроматографа с масс-спектрометром (эксперимент ГХМС) при условии, что углерод перешел в состав какого-то одного соединения. Если бы образовалось более одного соединения, то газовый хроматограф не смог бы их обнаружить. В любом случае результаты этих двух экспериментов не противоречат друг другу.

Не понятно, как можно согласовать данные эксперимента ВПП со свидетельствами присутствия в грунте Марса агрес сивных пероксидных соединений. Если такие соединения равномерно распределены в грунте, то это значит, что в их присутствии синтез органических соединений невозможен. Однако в тех экспериментах ВПП, где пары воды вводились в смесь радиоактивных газов, не было замечено, чтобы количество углерода, поглощенного в образце грунта, су щественно возросло. Это позволяет предполагать, что рас пределение химических соединений на поверхности планеты неравномерно. Отсюда также следует, что частицы грунта, проявившие активность при фиксации углерода в экспери ментах ВПП, не были компонентами, связанными с пе роксидными соединениями.

Подведение итогов

Районы посадки двух спускаемых аппаратов "Викингов" были очень похожи по химическому составу образцов грун та, несмотря на различие климатических условий и большое расстояние между ними. Мы понимаем теперь, что это сходство обусловлено теми процессами, которые происходят по всей планете, и данные, полученные на Равнинах Хриса и Утопия, вероятно, типичны для поверхности Марса. Приме ром таких процессов могут служить планетарные бури, которые разносят мелкий поверхностный материал по всей планете. Другим примером-особенно важным благодаря

своей биологической значимости-следует считать процесс расщепления молекул воды в нижних слоях атмосферы Марса коротковолновым ультрафиолетовым излучением Солнца. Продукты этого фотолиза, Н и ОН, очень реактив ны, а их последующая судьба прояснилась после теорети ческих исследований Доналда Хантена и других специалис тов по атмосфере планет.

ОН-сильный окислитель, и непрерывное образование его в непосредственной близости от поверхности Марса обуслов ливает отсутствие в ней органического вещества. Между прочим с этим связана и красноватая окраска Марса: он покрыт оксидами железа. Данное обстоятельство объясняет, почему атмосфера планеты не состоит из СО и Од. Ведь именно эти газы образуются при облучении СОд ультра фиолетом Солнца, но СО вновь окисляется в присутствии ОН. Наконец, реакции с участием ОН легко приводят к образованию пероксидных соединений, подобных Н^Од и НОд. Еще до полетов "Викингов" Хантен предсказывал, что эти соединения должны проникать из атмосферы в поверх ностные слои Марса. Именно наличием таких веществ мож но объяснить результаты экспериментов по газообмену и выделению радиоактивной метки.