Сейчас мы можем заглянуть в прошлое и представить себе, как появилась на свет наша вселенная. Мы многое узнали о законах природы, которые управляют бесчисленными небесными телами, отвечают за их эволюцию и движение в пространстве и определяют их дальнейшую судьбу. Однако как ни странно, мы до сих пор так и не решили, есть ли жизнь на других планетах или же мы, подобно старому моряку из поэмы Сэмюэля Кольриджа, «одни, одни, всегда одни, одни средь зыбей». Доселе мы предприняли лишь одну попытку раскрыть эту первозданную тайну. Мне довелось участвовать в этом историческом эксперименте 1976 года — введение меченых веществ проводилось в рамках программы НАСА «Викинг».
30 июля 1976 года мы получили первые результаты с Марса, где на расстоянии почти 6 500 километров друг от друга приземлились аппараты «Викинг». Пробы, как ни удивительно, оказались положительными. В ходе эксперимента Labeled Release (LR) положительный результат дали четыре пробы и пять контрольных замеров. Это свидетельствовало о микробном дыхании на Красной планете. Аналогичные кривые были получены в ходе экспериментов c земной почвой. Казалось, ответ на животрепещущий вопрос найден.
Однако при молекулярном анализ органического вещества — то есть сущности жизни — не обнаружилось, и НАСА заключило, что находка лишь «имитирует жизнь, но ею не является». Поразительно, но за все 43 года, что прошли с той поры, приборами для обнаружения органической материи ни один из космических кораблей НАСА так и не оборудовали. Вместо этого агентство провело целую серию экспериментов, чтобы определить, существовала ли жизнь на Марсе — и если да, то доставить образцы на Землю для биологического анализа.
НАСА по-прежнему называет поиск инопланетной жизни в числе своих приоритетов. 13 февраля 2019 года директор НАСА Джим Брайденстайн (Jim Bridenstine) сообщил, что вскоре мы сможем обнаружить доказательства микробной жизни на Марсе. Наша страна намерена отправить на Марс пилотируемый корабль. И любая тамошняя жизнь несет потенциальную угрозу астронавтам — а по их возвращении и всем нам. Таким образом, вопрос жизни на Марсе сейчас имеет принципиальное значение.
С одной стороны, жизнь на Марсе трудно себе даже вообразить. С другой, чтобы планета была полностью стерильной — это тоже чудо, такого не бывает. Ученый НАСА Крис Маккей (Chris McKay) как-то сказал, что Марс и Земля миллиарды лет «обменивались слюной» — то есть когда по планете ударяли кометы или крупные метеориты, их частицы при этом попадали в космос. Незначительная их часть в конечном счете оказывалась на другой планете, потенциально заражая ее микробиологическими «автостопщиками». Ряд лабораторий доказал, что некоторые виды земных микробов отлично выживают в марсианской среде. С Международной космической станции (МКС) сообщают, что некоторые микроорганизмы выживают даже в открытом космосе.
Не желая проводить прямой поиск микроорганизмов, НАСА словно забывает о простом эксперименте, который еще в в 1864 году провел Луи Пастер (Louis Pasteur). Он заразил питательную среду микробами и получил пузырьки газа, которых не было до введения живых организмов. Так Пастер установил, что нагревание — или пастеризация — уничтожает микробы. Этот простой, но элегантный опыт до сих пор проводят органы здравоохранения при исследовании питьевой воды — разве что питательная среда берется более современная. Таким образом, от микробных патогенов защищены миллиарды людей.
По сути тот же самый опыт проводился и на Марсе — разве что добавили другие питательные вещества, чтобы повысить сочетаемость с чужеродными организмами, и пометили их радиоактивным углеродом. Эти улучшения повысили чувствительность даже к незначительным микробным популяциям, если таковые найдутся, и сократили время обнаружения микроорганизмов примерно до одного часа. На Марсе каждый эксперимент с мечеными частицами продолжался в течение семи дней. Плюс был добавлен контроль температуры по Пастеру, чтобы отличить биологическую реакцию от химической.
Целью эксперимента LR было обнаружить и проконтролировать метаболизм, простой и надежный индикатор живой органики. Всего этот опыт проводился тысячи раз — причем как до, так и после «Викинга», с земными почвами и микробными культурами, как в лаборатории, так и в экстремальных природных условиях. Ни одного ложно положительного или ложно отрицательного результата не зафиксировано. Это говорит о достоверности данных LR, хотя трактовать их можно по-разному.
В своей недавней книге «На Марс с любовью» моя ученая коллега по эксперименту Патрисия Энн Страат (Patricia Ann Straat) рассказывает его научные подробности доступным языком. Научные статьи об эксперименте с меченым веществом доступны и на моем сайте.
Помимо прямых доказательств, собранных в ходе LR, в пользу микробной жизни на Марсе говорит ряд последующих программ и земных экспериментов.
— Поверхностную воду в количествах, достаточных для жизни микроорганизмов, обнаружили на Марсе «Викинги» и марсоходы Pathfinder, Phoenix и Curiosity.
— Реакцию LR спровоцировало отнюдь не ультрафиолетовое излучение, как предполагалось изначально. Аналогичная активность обнаружена и на материале, защищенном горной породой.
— Марсоход Curiosity обнаружил на Марсе сложную органику, вплоть до керогена возможно биологического происхождения.
— Марсоходы Phoenix и Curiosity обнаружили доказательства, что древний Марс мог быть обитаем.
— Избыток углерода-13 по сравнению с углеродом-12 в марсианской атмосфере говорит в пользу биологической активности.
— Марсианская атмосфера пребывает в неравновесном состоянии: по идее, ее углекислый газ давно должен был под воздействием солнечного ультрафиолета превратиться в моноксид углерода. Однако углекислый газ каким-то образом восстанавливается — возможно, при участии микроорганизмов, как на Земле.
— Некоторые земные микроорганизмы выжили в открытом космосе за бортом МКС.
— Частицы породы с живыми микробами вполне могли попасть на Марс с Земли.
— В марсианской атмосфере обнаружен остаточный метан, предположительно микробного происхождения.
— Быстрое исчезновение метана из марсианской атмосферы говорит о возможном существовании метанотрофов, которые уживаются на поверхности планеты с метаногенами.
— На поверхности Марса обнаружены блуждающие огоньки, подобные земным. Образуются они при самовозгорании метана.
— В марсианской атмосфере встречаются формальдегид и аммиак, каждый из которых указывает на биологическое происхождение.
— Независимый анализ сложности положительных данных LR установил его биологическую природу.
— Шестиканальный спектральный анализ установил, что цвет, насыщенность, оттенок и интенсивность зеленых пятен на марсианских скалах совпадают с земными лишайниками.
— На одной из фотографий с марсохода Curiosity видно червеобразную форму.
— Марсоход Curiosity обнаружил крупные структуры, напоминающие земные строматолиты (образованные микроорганизмами). Статистический анализ их сложных переменных показал вероятность случайного совпадения менее 0,04%.
— На Марсе не обнаружено ни одного фактора, враждебного жизни.
— Таким образом, мы имеем: положительные результаты широко используемого микробиологического опыта; положительные результаты контрольных тестов; дублирование результатов LR с обоих модулей «Викинг»; и, наконец, неспособность экспериментально или теоретически дать исчерпывающее небиологическое объяснение в течение целых 43 лет.
Каковы доказательства, что жизнь на Марсе невозможна? Как ни странно, нет ни одного. Более того, лабораторные исследования показали, что некоторые земные микроорганизмы успешно выживают и размножаются даже на Марсе.
НАСА уже объявило, что на новом марсоходе, который отправится на планету в 2020, инструментов для обнаружения живых микроорганизмов тоже не будет. В соответствии с устоявшимся научным протоколом, я полагаю, что следует приложить все усилия, чтобы провести надлежащие эксперименты по обнаружению жизни как можно скорее. Мы с ученым коллегой предлагали — как официально, так и неофициально — провести на Марсе эксперимент, аналогичный LR, но чуткий к хиральному метаболизму. Небиологические химические реакции, в отличие от живых организмов, право- и левосторонние молекулы не различают.
Хиральный же опыт позволил бы подтвердить либо расширить выводы эксперимента LR. Мы бы смогли определить, зарождалась ли жизнь так же, как на Земле, или иным образом. Механизм для этого уже разработан и проверен экспериментально. Соответствующее оборудование нетрудно установить на борту.
Тем временем группа экспертов рассмотрит все данные, собранные в ходе программы «Викинг», наряду с другими, более свежими. Возможно, столь беспристрастный суд придет к тем же выводам, что и я: программа «Викинг» действительно обнаружила на Марсе признаки жизни. В любом случае, НАСА получит важное подспорье на пути к своему священному Граалю.
Гилберт Левин — инженер и изобретатель, в 1970-х главный исследователь космической программы НАСА «Викинг», ответственный за эксперимент с меченым веществом.
