Наука
Жизнь могла быть занесена с Марса
Хронология эволюции:
Хронология Земли насчитывает 4,6 миллиарда лет, со следующими (очень приблизительными) датами:
4 миллиарда лет назад появились первые доядерные организмы (прокариоты),
3 миллиарда лет назад появились первые организмы, способные к фотосинтезу,
2 миллиарда лет назад появились первые клетки, имеющие ядро (эукариоты),
1 миллиард лет назад появились первые многоклеточные организмы,
570 миллионов лет членистоногим (предкам насекомых, паукообразных и ракообразных),
500 миллионов лет рыбам и протоамфибиям,
475 миллионов лет наземным растениям,
400 миллионов лет насекомым и семенам,
360 миллионов лет назад появились первые земноводные,
300 миллионов лет назад появились первые пресмыкающиеся (рептилии),
200 миллионов лет назад появились первые млекопитающие,
150 миллионов лет назад появились первые птицы,
130 миллионов лет назад появились первые цветковые растения,
65 миллионов лет назад вымерли нептицеподобные динозавры,
2,5 миллиона лет назад появился род Homo,
200 тысяч лет назад люди обрели современный вид (антропогенез),
25 тысяч лет назад вымерли неандертальцы .
3,9 миллиардов лет назад имело место такое событие как поздняя тяжёлая бомбардировка — время максимального числа падений метеоритов на внутренние планеты. Такое постоянное воздействие разрушительной силы могло бы уничтожить любую жизнь, развившуюся к тому моменту, однако, не исключено, что какие-то ранние микробы-термофилы могли выжить в гидротермальных жерлах под поверхностью земли; или же наоборот, метеориты могли занести жизнь на землю.
Простейшая жизнь могла зародиться на Марсе, так как он сформировался раньше Земли и имел воду. Расчёты показывают, что в период поздней тяжёлой бомбардировки метеориты выбивали куски поверхности Марса в космос. Они захватывались гравитационным полем Земли и падали на неё. Бактерии, оказавшиеся в этих кусках и выдержавшие такое экстремальное путешествие, могли стать причиной возникновения жизни на Земле.
Геологическая история Марса:
Согласно одной из гипотез, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Потеря легких атомов и молекул из атмосферы — следствие слабого притяжения Марса. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд. лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса, и многие из фотохимических реакций под действием солнечной радиации, которые на Земле происходят в ионосфере и выше, на Марсе могут наблюдаться практически у самой его поверхности.
По результатам наблюдений с Земли и данных космического аппарата «Марс Экспресс», в атмосфере Марса обнаружен метан. Позднее, в 2014 году, марсоход НАСА Curiosity зафиксировал всплеск метана в атмосфере Марса и обнаружил органические молекулы в образцах, извлеченных в ходе бурения скалы Камберленд.
В условиях Марса этот газ довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий. Интересно, что в некоторых метеоритах марсианского происхождения обнаружены образования, по форме напоминающие простейших бактерий, хотя они и уступают мельчайшим земным организмам по размерам. Одним из таких метеоритов является ALH 84001, найденный в Антарктиде в 1984 году.
ALH84001 под микроскопом.
Главные открытия сделаны марсоходом «Curiosity». В декабре 2012 года были получены данные о наличии на Марсе органических веществ, а также перхлоратов. Те же исследования показали наличие водяного пара в нагретых образцах грунта. Интересным фактом является то, что «Curiosity» на Марсе приземлился на дно высохшего озера.
Анализ наблюдений говорит, что планета ранее была значительно более предрасположена к наличию жизни, чем теперь.
Тесты, проведённые в рамках программы «Феникс», показали, что почва имеет очень щелочной водородный показатель и содержит магний, натрий, калий и хлориды. Питательных веществ в почве достаточно для поддержания жизни, однако жизненные формы должны иметь защиту от интенсивного ультрафиолетового света.
На сегодняшний день условием для развития и поддержания жизни на планете считается наличие жидкой воды на её поверхности. Также существует требование, чтобы орбита планеты находилась в так называемой обитаемой зоне, которая для Солнечной системы начинается за Венерой и кончается большой полуосью орбиты Марса. Вблизи перигелия Марс находится внутри этой зоны, однако тонкая атмосфера с низким давлением препятствует появлению жидкой воды на значительной территории на длительный период. Недавние свидетельства говорят о том, что любая вода на поверхности Марса является слишком солёной и кислотной для поддержания постоянной земноподобной жизни.
Отсутствие магнитосферы и крайне тонкая атмосфера Марса также являются проблемой для поддержания жизни. На поверхности планеты идёт очень слабое перемещение тепловых потоков, она плохо изолирована от бомбардировки частицами солнечного ветра; кроме того, при нагревании вода мгновенно испаряется, минуя жидкое состояние из-за низкого давления. Марс также находится на пороге т. н. «геологической смерти». Окончание вулканической активности, по всей видимости, остановило круговорот минералов и химических элементов между поверхностью и внутренней частью планеты.
Марсоход Curiosity обнаружил сразу два источника органических молекул на поверхности Марса. Помимо кратковременного увеличения доли метана в атмосфере, аппарат зафиксировал наличие углеродных соединений в порошкообразном образце, оставшемся от бурения марсианской скалы.
Первое открытие позволил сделать инструмент SAM на борту марсохода. За 20 месяцев он 12 раз измерил состав марсианской атмосферы. В двух случаях — в конце 2013 года и начале 2014 — Curiosity удалось обнаружить десятикратное увеличение средней доли метана.
Этот всплеск, по мнению членов научной команды марсохода, свидетельствует об обнаружении локального источника метана. Имеет ли он биологическое, или небиологическое происхождение, ученые сказать затрудняются — нужно больше данных.
Второе открытие, сделанное при помощи бурения скалы Камберленд, взволновало исследователей ещё сильнее — впервые в образце прямо с поверхности Красной планеты удалось обнаружить наличие органических соединений.
На то, чтобы узнать, действительно ли это марсианская органика, а не земная, случайно занесенная с Земли вместе с марсоходом, ученым понадобились месяцы кропотливой работы. В итоге был получен однозначный результат — органика имеет марсианское происхождение.
Закат на Марсе 19 мая 2005 года. Снимок марсохода «Спирит», который находился в кратере Гусева.
Климат на Марсе, хотя и малоблагоприятен для жизни, всё же наиболее близок к земному. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.
Специалисты НАСА в 2000 году сообщили что вода может существовать в жидком состоянии только в пяти районах, суммарная площадь которых примерно 30 % поверхности Марса.
Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют о наличии воды в прошлом. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе в месте посадки космического аппарата НАСА «Феникс». Аппарат обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.
Есть несколько фактов в поддержку утверждения о присутствии воды на поверхности планеты в прошлом. Во-первых, найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды. Во-вторых, очень старые кратеры практически стёрты с лица Марса. Современная атмосфера не могла вызвать такого разрушения. Изучение скорости образования и эрозии кратеров позволило установить, что сильнее всего ветер и вода разрушали их около 3,5 млрд лет назад. Приблизительно такой же возраст имеют и многие промоины.
Одна из первых цветных фотографий Марса, полученных с АМС «Марс-3».
Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле, — около −63С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20°С — вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать −125°С. При зимней температуре даже углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло. В результате многочисленных измерений температур в различных точках поверхности Марса получается, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру падает до −50°С.В полярных областях абсолютный минимум температуры достигает −153 градусов.
На Марсе существуют и температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой. Таким образом, Марс — весьма холодный мир, однако климат там ненамного суровее, чем в Антарктиде.
Типичный марсианский пейзаж напоминает земную пустыню, а поверхность Марса имеет красноватый оттенок из-за повышенного содержания в марсианском песке оксидов железа.
Марс вращается вокруг своей оси почти так же, как и Земля: его период вращения равен 24 час. 37 мин. 23 сек., что на 41 мин.19 сек. Больше периода вращения Земли. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на угол 65°, почти равный углу наклона земной оси (66,5°). Это значит, что смена дня и ночи, а так же смена времён года на Марсе протекает почти так же, как на Земле.
В 2014 году успешно завершился полет российского исследовательского спутника Фотон-М4. Один из экспериментов которого заключался в исследовании возможности выживания микроорганизмов на материалах, имитирующих основы метеоритов и астероидов. После приземления аппарата часть микроорганизмов выжила и продолжила размножаться в земных условиях. По словам ученого, из 11 термофильных и 4 спорообразующих бактерий в условиях полета в космос и возвращения на планету выжила одна линия бактерий.
В 2014 году швейцарские и немецкие ученые сообщили о высокой устойчивости ДНК к экстремальным суборбитальным полетам и перелетам в условиях космоса. Исследование дает экспериментальное доказательство того, что генетическая информация ДНК способна выживать в экстремальных условиях космоса и после повторного входа в плотные слои атмосферы Земли.
Терраформированный Марс в представлении художника.
Интересный факт:
В фантастическом фильме 2000 года режиссера Брайана Де Пальма обыгрывается тема о высадке людей на Марс и происхождении человечества, в частности:
"...Послав к Сфинксу робота, земляне передают через него правильную хромосому. В лице появляется вход. Все, кроме Олмайера который должен починит корабль, отправляются к лицу, входят в него, после чего вход закрывается, и астронавты теряют связь с Олмайером на корабле. Вскоре помещение заполняется земной атмосферой, и люди снимают шлемы. Пройдя в открывшийся шлюз они обнаруживают тёмную комнату, где видят огромную трёхмерную проекцию Солнечной системы.
Затем появляется марсианин, беззвучно объясняя, что в давнем прошлом в землеподобный Марс ударил огромный астероид, разрушивший экосистему планеты. Марсианам пришлось эвакуировать свою расу в другие звёздные системы (возможно, в другую галактику). Но во время эвакуации они также послали один корабль с Марса на соседнюю Землю. Прошло множество лет после этой панспермии, и новые формы жизни, образовавшиеся из присланных ДНК, развились и стали людьми, которые должны были однажды вернуться домой (на Марс), чтобы Сфинкс распознал в них потомков этого грандиозного эксперимента. Голограмма марсианина исчезает, и одному из людей предоставляется шанс полететь на новый мир марсиан. Джим МакКоннелл, потерявший жену за несколько лет до экспедиции, решает рискнуть и прощается с друзьями. Двум оставшимся астронавтам едва удаётся добраться до своего корабля в связи с начавшейся песчаной бури, и то лишь потому, что Олмайер, вопреки приказу, задерживает взлёт. Взлетев, экипаж наблюдает в иллюминаторе, как марсианский корабль с Джимом улетает с огромной скоростью по направлению к далёкой галактике..."
Хронология Земли насчитывает 4,6 миллиарда лет, со следующими (очень приблизительными) датами:
4 миллиарда лет назад появились первые доядерные организмы (прокариоты),
3 миллиарда лет назад появились первые организмы, способные к фотосинтезу,
2 миллиарда лет назад появились первые клетки, имеющие ядро (эукариоты),
1 миллиард лет назад появились первые многоклеточные организмы,
570 миллионов лет членистоногим (предкам насекомых, паукообразных и ракообразных),
500 миллионов лет рыбам и протоамфибиям,
475 миллионов лет наземным растениям,
400 миллионов лет насекомым и семенам,
360 миллионов лет назад появились первые земноводные,
300 миллионов лет назад появились первые пресмыкающиеся (рептилии),
200 миллионов лет назад появились первые млекопитающие,
150 миллионов лет назад появились первые птицы,
130 миллионов лет назад появились первые цветковые растения,
65 миллионов лет назад вымерли нептицеподобные динозавры,
2,5 миллиона лет назад появился род Homo,
200 тысяч лет назад люди обрели современный вид (антропогенез),
25 тысяч лет назад вымерли неандертальцы .
3,9 миллиардов лет назад имело место такое событие как поздняя тяжёлая бомбардировка — время максимального числа падений метеоритов на внутренние планеты. Такое постоянное воздействие разрушительной силы могло бы уничтожить любую жизнь, развившуюся к тому моменту, однако, не исключено, что какие-то ранние микробы-термофилы могли выжить в гидротермальных жерлах под поверхностью земли; или же наоборот, метеориты могли занести жизнь на землю.
Простейшая жизнь могла зародиться на Марсе, так как он сформировался раньше Земли и имел воду. Расчёты показывают, что в период поздней тяжёлой бомбардировки метеориты выбивали куски поверхности Марса в космос. Они захватывались гравитационным полем Земли и падали на неё. Бактерии, оказавшиеся в этих кусках и выдержавшие такое экстремальное путешествие, могли стать причиной возникновения жизни на Земле.
Геологическая история Марса:
Согласно одной из гипотез, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Потеря легких атомов и молекул из атмосферы — следствие слабого притяжения Марса. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд. лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса, и многие из фотохимических реакций под действием солнечной радиации, которые на Земле происходят в ионосфере и выше, на Марсе могут наблюдаться практически у самой его поверхности.
По результатам наблюдений с Земли и данных космического аппарата «Марс Экспресс», в атмосфере Марса обнаружен метан. Позднее, в 2014 году, марсоход НАСА Curiosity зафиксировал всплеск метана в атмосфере Марса и обнаружил органические молекулы в образцах, извлеченных в ходе бурения скалы Камберленд.
В условиях Марса этот газ довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий. Интересно, что в некоторых метеоритах марсианского происхождения обнаружены образования, по форме напоминающие простейших бактерий, хотя они и уступают мельчайшим земным организмам по размерам. Одним из таких метеоритов является ALH 84001, найденный в Антарктиде в 1984 году.
ALH84001 под микроскопом.
Главные открытия сделаны марсоходом «Curiosity». В декабре 2012 года были получены данные о наличии на Марсе органических веществ, а также перхлоратов. Те же исследования показали наличие водяного пара в нагретых образцах грунта. Интересным фактом является то, что «Curiosity» на Марсе приземлился на дно высохшего озера.
Анализ наблюдений говорит, что планета ранее была значительно более предрасположена к наличию жизни, чем теперь.
Тесты, проведённые в рамках программы «Феникс», показали, что почва имеет очень щелочной водородный показатель и содержит магний, натрий, калий и хлориды. Питательных веществ в почве достаточно для поддержания жизни, однако жизненные формы должны иметь защиту от интенсивного ультрафиолетового света.
На сегодняшний день условием для развития и поддержания жизни на планете считается наличие жидкой воды на её поверхности. Также существует требование, чтобы орбита планеты находилась в так называемой обитаемой зоне, которая для Солнечной системы начинается за Венерой и кончается большой полуосью орбиты Марса. Вблизи перигелия Марс находится внутри этой зоны, однако тонкая атмосфера с низким давлением препятствует появлению жидкой воды на значительной территории на длительный период. Недавние свидетельства говорят о том, что любая вода на поверхности Марса является слишком солёной и кислотной для поддержания постоянной земноподобной жизни.
Отсутствие магнитосферы и крайне тонкая атмосфера Марса также являются проблемой для поддержания жизни. На поверхности планеты идёт очень слабое перемещение тепловых потоков, она плохо изолирована от бомбардировки частицами солнечного ветра; кроме того, при нагревании вода мгновенно испаряется, минуя жидкое состояние из-за низкого давления. Марс также находится на пороге т. н. «геологической смерти». Окончание вулканической активности, по всей видимости, остановило круговорот минералов и химических элементов между поверхностью и внутренней частью планеты.
Марсоход Curiosity обнаружил сразу два источника органических молекул на поверхности Марса. Помимо кратковременного увеличения доли метана в атмосфере, аппарат зафиксировал наличие углеродных соединений в порошкообразном образце, оставшемся от бурения марсианской скалы.
Первое открытие позволил сделать инструмент SAM на борту марсохода. За 20 месяцев он 12 раз измерил состав марсианской атмосферы. В двух случаях — в конце 2013 года и начале 2014 — Curiosity удалось обнаружить десятикратное увеличение средней доли метана.
Этот всплеск, по мнению членов научной команды марсохода, свидетельствует об обнаружении локального источника метана. Имеет ли он биологическое, или небиологическое происхождение, ученые сказать затрудняются — нужно больше данных.
Второе открытие, сделанное при помощи бурения скалы Камберленд, взволновало исследователей ещё сильнее — впервые в образце прямо с поверхности Красной планеты удалось обнаружить наличие органических соединений.
На то, чтобы узнать, действительно ли это марсианская органика, а не земная, случайно занесенная с Земли вместе с марсоходом, ученым понадобились месяцы кропотливой работы. В итоге был получен однозначный результат — органика имеет марсианское происхождение.
Закат на Марсе 19 мая 2005 года. Снимок марсохода «Спирит», который находился в кратере Гусева.
Климат на Марсе, хотя и малоблагоприятен для жизни, всё же наиболее близок к земному. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.
Специалисты НАСА в 2000 году сообщили что вода может существовать в жидком состоянии только в пяти районах, суммарная площадь которых примерно 30 % поверхности Марса.
Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют о наличии воды в прошлом. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе в месте посадки космического аппарата НАСА «Феникс». Аппарат обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.
Есть несколько фактов в поддержку утверждения о присутствии воды на поверхности планеты в прошлом. Во-первых, найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды. Во-вторых, очень старые кратеры практически стёрты с лица Марса. Современная атмосфера не могла вызвать такого разрушения. Изучение скорости образования и эрозии кратеров позволило установить, что сильнее всего ветер и вода разрушали их около 3,5 млрд лет назад. Приблизительно такой же возраст имеют и многие промоины.
Одна из первых цветных фотографий Марса, полученных с АМС «Марс-3».
Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле, — около −63С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20°С — вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать −125°С. При зимней температуре даже углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло. В результате многочисленных измерений температур в различных точках поверхности Марса получается, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру падает до −50°С.В полярных областях абсолютный минимум температуры достигает −153 градусов.
На Марсе существуют и температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой. Таким образом, Марс — весьма холодный мир, однако климат там ненамного суровее, чем в Антарктиде.
Типичный марсианский пейзаж напоминает земную пустыню, а поверхность Марса имеет красноватый оттенок из-за повышенного содержания в марсианском песке оксидов железа.
Марс вращается вокруг своей оси почти так же, как и Земля: его период вращения равен 24 час. 37 мин. 23 сек., что на 41 мин.19 сек. Больше периода вращения Земли. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на угол 65°, почти равный углу наклона земной оси (66,5°). Это значит, что смена дня и ночи, а так же смена времён года на Марсе протекает почти так же, как на Земле.
В 2014 году успешно завершился полет российского исследовательского спутника Фотон-М4. Один из экспериментов которого заключался в исследовании возможности выживания микроорганизмов на материалах, имитирующих основы метеоритов и астероидов. После приземления аппарата часть микроорганизмов выжила и продолжила размножаться в земных условиях. По словам ученого, из 11 термофильных и 4 спорообразующих бактерий в условиях полета в космос и возвращения на планету выжила одна линия бактерий.
В 2014 году швейцарские и немецкие ученые сообщили о высокой устойчивости ДНК к экстремальным суборбитальным полетам и перелетам в условиях космоса. Исследование дает экспериментальное доказательство того, что генетическая информация ДНК способна выживать в экстремальных условиях космоса и после повторного входа в плотные слои атмосферы Земли.
Терраформированный Марс в представлении художника.
Интересный факт:
В фантастическом фильме 2000 года режиссера Брайана Де Пальма обыгрывается тема о высадке людей на Марс и происхождении человечества, в частности:
"...Послав к Сфинксу робота, земляне передают через него правильную хромосому. В лице появляется вход. Все, кроме Олмайера который должен починит корабль, отправляются к лицу, входят в него, после чего вход закрывается, и астронавты теряют связь с Олмайером на корабле. Вскоре помещение заполняется земной атмосферой, и люди снимают шлемы. Пройдя в открывшийся шлюз они обнаруживают тёмную комнату, где видят огромную трёхмерную проекцию Солнечной системы.
Затем появляется марсианин, беззвучно объясняя, что в давнем прошлом в землеподобный Марс ударил огромный астероид, разрушивший экосистему планеты. Марсианам пришлось эвакуировать свою расу в другие звёздные системы (возможно, в другую галактику). Но во время эвакуации они также послали один корабль с Марса на соседнюю Землю. Прошло множество лет после этой панспермии, и новые формы жизни, образовавшиеся из присланных ДНК, развились и стали людьми, которые должны были однажды вернуться домой (на Марс), чтобы Сфинкс распознал в них потомков этого грандиозного эксперимента. Голограмма марсианина исчезает, и одному из людей предоставляется шанс полететь на новый мир марсиан. Джим МакКоннелл, потерявший жену за несколько лет до экспедиции, решает рискнуть и прощается с друзьями. Двум оставшимся астронавтам едва удаётся добраться до своего корабля в связи с начавшейся песчаной бури, и то лишь потому, что Олмайер, вопреки приказу, задерживает взлёт. Взлетев, экипаж наблюдает в иллюминаторе, как марсианский корабль с Джимом улетает с огромной скоростью по направлению к далёкой галактике..."