Марсианский бульон мог быть вкусным для юной жизни

Марсианские минералы, растворенные в грунтовых водах, вероятно содержали ключевой строительный блок жизни фосфат, чем растворенные минералы на Земле. Во всяком случае, такой вывод сделала лаборатория, проведшая физическую симуляцию, которая должна была показать потенциальную обитаемость древней среды красной планеты.

Эта новость появилась всего пару дней спустя, после того как видный химик предложил свою теорию того, что Марс был полон необходимых химических элементов — в частности, бора, молибдена и кислорода, которые могли бы произвести молекулы РНК. РНК считается предшественником ДНК, а значит и жизни такой, как мы ее знаем.

Оба исследования привлекли повышенное внимание к идее о том, что жизнь на Земле пришла из космоса — так называемая теория панспермии. Тем не менее, они не могут быть правы одновременно. По одной из теорий, Марс должен был быть полон жидкой воды, по другой — сухой, как пустыня.

Последняя работа принимает во внимание фосфат, молекулу, состоящую из одного атома фосфора и четырех атомов кислорода. Фосфаты образуют структурные магистрали ДНК и РНК, поэтому многие организмы используют АТФ (аденозинтрифосфат) для сохранения энергии, получаемой из пищи.

«Из того, что известно на сегодняшний день, без него жизнь существовать не может», — говорит Кристофер Эдкок из Невадского университета в Лас-Вегасе. — «Он необходим для биологических функций на нескольких уровнях».

Минеральный бульон

Проблема в том, что сложно понять, как на ранней Земле могло быть достаточно фосфатов, которые породили искру жизни. Этот материал более стабилен в твердом виде, поэтому фосфат, который присутствовал на Земле в ранние периоды зарождения жизни, скорее всего, плавал, будучи растворенным в минералах земных океанов. Но большинство фосфатных минералов на Земле, к примеру, фторапатит, медленно растворяются и с трудом образуют растворы на водной основе, так что их концентрация является относительно низкой.

Между тем, исследования марсианских метеоритов показывают, что марсианские фосфатосодержащие минералы немного отличаются от земных. Вместо фторапатита на Марсе имеет место хлорапатит, в котором хлор занимает место фтора. На красной планете также имеется фосфатный минерал под названием мериллит, который не был найден на Земле.

Более того, данные марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» позволяют предположить, что на красная планета содержит десятикратное количество фосфатов Земли. Вопрос приводит нас к тому, что марсианские фосфаты легче растворялись в воде.

«Фторапатит крайне интересен, и люди проделали массу работ по нему, поскольку он весьма важен на Земле», — говорит Эдкок. — «Мало кто добрался до других минералов, поскольку они не имеют отношения к Земле. Но крайне актуальны для Марса».

Низкий барьер

Из-за редкости хлорапатита и мериллита на Земле, Эдкок и его коллеги решили сделать эти минералы с нуля. Они синтезировали куски соединений в печи, а после погрузили их в условия имитации подземных вод. Спустя несколько партий раствора с разной степенью кислотности, команда получила данные о том, как быстро растворяются минералы и сколько их остается в растворе.

Выяснилось, что скорость высвобождения фосфата для горных пород Марса примерно в 45 раз выше, чем на Земле, поэтому концентрация фосфатов на влажном раннем Марсе будет вдвое выше, чем на Земле.

«Этот фосфатный барьер, с которым столкнулась земная жизнь во время происхождения, возможно, был не таким препятствием для потенциального марсианского происхождения жизни», — говорит Эдкок.

Его вывод согласуется с теми данными, которые химик Стив Беннер выложил на этой неделе на конференции геохимиков во Флоренции. Напомним, его теория гласит, что именно юный Марс, а не Земля был химической колыбелью для производства молекул РНК.

Влажный или сухой?

Согласно Беннеру, юный Марс обладал атмосферой, изобилующей кислородом, который реагировал с бором и молибденом, окисляя эти элементы. Соединения могли бы выступать в качестве катализаторов формирования РНК. Молекулы жизни, или даже простейшие организмы, могли впоследствии попасть на Землю с помощью метеоров.

Сценарию Беннера необходимо, чтобы Марс был пустыней, поскольку РНК рассыпается, если вы хотите построить ее в воде. Но его сценарий ничего не говорит о том, где взялись фосфаты в марсианской РНК. Предложение Эдкока, между прочим, требует океан, в котором были растворены фосфатные минералы, но не уточняет, каким образом была остановлена дестабилизация РНК в воде.

«Есть конкретное расхождение: одно предложение требует воды, другое наоборот», — говорит Мэтью Пасек из Университета Южной Флориды в Тампе, не принимавший участие ни в одном из проектов. Если у Марса были циклы влажности и засухи, или же океаны пересекали пустынные континенты, это решило бы вопрос. — «В целом, я считаю, была проведена очень интересная и полезная работа. Но осталось куда больше вопросов, чем было в начале».

Беннер с оптимизмом смотрит на ситуацию. Он говорит, что команда Эдкока рассматривает марсианскую химию по той же причине, что и он: чтобы решить химические проблемы, которые геологи не могут решить в условиях юной Земли.

«Как РНК требует рибозы, так же она требует фосфата. Подобно тому, как геологи говорят нам, что мы не можем воссоздать условия ранней Земли так, чтобы стало возможным накопление рибозы, так же мы не можем воссоздать условия, в которых фосфат был бы растворим. В этом случае наши две работы идут параллельно», — отмечает химик.