Планеты и жизнь - Лев Мухин

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.

Если концентрация клеток в марсианском грунте низка, например, как у нас в Антарктике, хроматомасс-спектрометры «Викингов» могли не почувствовать этих клеток. А биологические тесты? Они нацелены на изучение результатов длительного процесса, когда даже одна клетка может изменить состав питательной среды.

Представим себе такую ситуацию: марсианские микроорганизмы находились в анабиозе. Они «проснулись» в посадочном модуле «Викинга» в условиях земной питательной среды и стали поглощать незнакомую пищу. Началось выделение 14СО2 в газовую фазу.

Но пища оказалась неприемлемой для инопланетной микрофлоры. Марсианские микроорганизмы погибли.

Прирост меченой углекислоты прекратился.

Как мы видим, интерпретация результатов может быть взаимоисключающей.

Возникает естественный вопрос: можно ли было предусмотреть ситуацию, когда один эксперимент (хроматомасс-спектроскопия) говорит с определенностью «нет», а другие (биологические) говорят «возможно»?

Об этом судить сейчас очень трудно. Руководители программы «Викинг» провели громадную многолетнюю подготовительную работу, проверяя все приборы в крайне суровых климатических районах Земли. Мысль об особых свойствах поверхности Марса возникла лишь после получения информации с «Викингов»…

Так или иначе, строгого ответа на вопрос, есть ли жизнь на Марсе, «Викинги», к сожалению, не дали.

Ну а если на Марсе нет жизни? Остаются еще какие-либо надежды?

Из планет, расположенных от Солнца на большем расстоянии, чем Марс, наибольший интерес представляет Юпитер. Этот гигантский газовый шар по объему в тысячу раз больше Земли. Огромная масса Юпитера обусловливает своеобразие его химического состава.

Основной компонентой является молекулярный водород.

Сильно восстановительная атмосфера Юпитера открывает интересные возможности для образования и накопления сложных органических молекул. Цветные фотографии, полученные с американских зондов «Пионер-10» и «Вояджер», подтверждают подобные возможности. На этих фотографиях мы видим отчетливо шенные детали. По-видимому, подобное явление можно объяснить лишь возникновением специфических органических соединений.

Образование полимерного материала, по цвету похожего на Большое красное пятно Юпитера, было продемонстрировано в лабораториях американских ученых К. Сагана и С. Поннамперумы. Этот полимер синтезировался в результате воздействия ультрафиолетовою излучения на смесь газов, моделирующую атмосферу Юпитера. Опыты, проведенные в лаборатории автора этой книги, в которых изучалось воздействие электрических разрядов на модельную атмосферу Юпитера, показали, что там может быть и цианистый водород и аминокислоты.

На Юпитере мощные облака, и, по всей видимости, именно район облачного слоя Юпитера наиболее благоприятен для синтеза органических молекул.