Содержание
Ученые создали модель метановой формы жизни, способной существовать в морях Титана, спутника Сатурна » DailyTechInfo
Группа исследователей из Корнуэльского университета (Cornell University) разработала модель основанной на метане и свободной от кислорода формы жизни, способной, теоретически, к переработке питательных веществ, размножению и выполнению других функций жизнедеятельности, присущих формам жизни, существующим на Земле. Разработанная учеными-химиками и астрономами, эта модель может являться основой для сложных форм жизни, которая способна процветать в неблагоприятных для нас и холодных условиях Титана, самого большого спутника Сатурна, поверхность которого покрыта морями и океанами не из воды, а из жидкого метана и более тяжелых углеводородов.
Основой созданной модели метановой жизни является клеточная мембрана, состоящая из органических азотосодержащих соединений, способная нормально функционировать при температурах ниже точки кипения метана. «Наша научная группа не включает в себя специалистов по биологии. Поэтому наша точка зрения не была ограничена никакими предвзятыми мнениями о том, что должно входить в состав клеточных мембран, и чего там быть не должно» — рассказывает Полетт Клэнси (Paulette Clancy), специалист в области химической молекулярной динамики, — «У нас имелся лишь набор доступных химических элементов и соединений, используя которые составляли и рассматривали различные варианты».
Все формы земной жизни, за крайне редкими исключениями, имеют клеточные мембраны, состоящие из двойного слоя фосфолипида. Из этого соединения состоит прочный, водонепроницаемый «пузырек», наполненная водным раствором множества разных веществ оболочка, в которой находятся все внутренние части клеток, органеллы или липосомы.
Принимая во внимание особенности строения клеток известных форм жизни, ученые-астрономы пытаются найти следы внеземной жизни на планетах, располагающихся в зоне комфорта, в достаточно узкой зоне вокруг каждой звезды, в которой на поверхности планет может существовать вода в жидком состоянии. Но что, если клетки искомых форм жизни основаны не на воде, а на метане, который замерзает при очень низких температурах?
Основой теоретической модели метановой жизни является клеточная мембрана «азотосома» (azotosome), в основе которой лежат соединения, содержащие азот, углерод и водород. Некоторые виды азотосом из таких органических соединений демонстрируют гибкость, стабильность и другие характеристики, свойственные липосомам земных форм жизни.
Исследователи использовали методы молекулярной динамики для проверки и выбора из всех вариантов соединений наиболее подходящих кандидатов, которые могут самособираться при различных условиях в структуры клеточных мембран метановых форм жизни. Самым многообещающим составом, который был обнаружен, является акрилонитрил. Это ядовитое, бесцветное и жидкое органическое вещество, используемое при изготовлении акриловых волокон, смол и красок, и, кроме этого, такое вещество было обнаружено в атмосфере Титана.
Вдохновленные некоторыми успехами, ученые приступили к теоретическим изысканиям в направлении поисков процессов, которые являются аналогами процессов воспроизводства и метаболизма, происходящих внутри свободных от кислорода метановых живых клеток. И если такие процессы будут найдены, то ученые будут пытаться создать первые искусственные метановые клетки, кардинально отличающиеся от всех известных нам на сегодняшний день форм жизни.
«Наш проект является первым реальным проектом по изучению совершенно чуждых нам форм жизни» — рассказывает Полетт Клэнси, — «И в ходе его реализации мы можем получить некоторое представление, пусть и самое примитивное, о том, с чем могут столкнуться люди, когда они получат возможность путешествовать далеко в глубины космоса».
Ключевые слова:
Метан, Температура, Жидкий, Форма, Жизнь, Клетка, Мембрана, Процесс, Метаболизм, Азот, Водород, Углерод, Титан
Первоисточник
Другие новости по теме:
Добавить свое объявление
Загрузка. ..
10 возможных форм жизни
В поисках внеземного разума ученые часто получают обвинения в «углеродном шовинизме», поскольку ожидают, что другие жизнеформы во Вселенной будут состоять из тех же биохимических строительных блоков, что и мы, соответствующим образом выстраивая свои поиски. Но жизнь вполне может быть другой — и люди об этом задумываются — поэтому давайте изучим десять возможных биологических и небиологических систем, которые расширяют определение «жизни».
Метаногены
В 2005 году Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса в NASA подготовили документ, рассматривающий возможность существования жизни на базе метана, так называемых метаногенов. Такие формы жизни могли бы потреблять водород, ацетилен и этан, выдыхая метан вместо углекислого газа.
Это могло бы сделать возможными зоны обитаемости жизни в холодных мирах вроде луны Сатурна Титан. Подобно Земле, атмосфера Титана представлена по большей части азотом, но смешанным с метаном. Титан также единственное место в нашей Солнечной системе, кроме Земли, где присутствуют большие жидкие водоемы — озера и реки из этано-метановой смеси. (Подземные водоемы также присутствуют на Титане, его сестринской луне Энцелад, а также на спутнике Юпитера Европе). Жидкость считается необходимой для молекулярных взаимодействий органической жизни и, конечно, основное внимание будет сосредоточено на воде, но этан и метан также позволяют таким взаимодействиям осуществляться.
Миссия NASA и ESA «Кассини-Гюйгенс» в 2004 году наблюдала грязный мир с температурой -179 градусов по Цельсию, где вода была твердой как камень, а метан плыл по речным долинам и бассейнам в полярные озера. В 2015 году команда инженеров-химиков и астрономов Корнелльского университета разработала теоретическую клеточную мембрану из небольших органических соединений азота, которые могли бы функционировать в жидком метане Титана. Они назвали свою теоретическую клетку «азотосомой», что в буквальном переводе означает «азотное тело», и она обладала такой же стабильностью и гибкостью, что и земная липосома. Самым интересным молекулярным соединением была акрилонитриловая азотосома. Акрилонитрил, бесцветная и ядовитая органическая молекула, используется для акриловых красок, резины и термопластмассы на Земле; также его нашли в атмосфере Титана.
Последствия этих экспериментов для поисков внеземной жизни сложно переоценить. Жизнь не только потенциально могла развиться на Титане, но ее еще и можно обнаружить по водородным, ацетиленовым и этановым следам на поверхности. Планеты и луны, в атмосферах которых преобладает метан, могут быть не только вокруг подобных Солнцу звезд, но и вокруг красных карликов в более широкой «зоне Златовласки». Если NASA запустит Titan Mare Explorer в 2016 году, уже в 2023 году мы получим подробную информацию о возможной жизни на азоте.
Жизнь на основе кремния
Жизнь на основе кремния — это, пожалуй, самая распространенная форма альтернативной биохимии, любимой популярной наукой и фантастикой — вспомните хорта из «Звездного пути». Эта идея далеко не нова, ее корни уходят еще в размышления Герберта Уэллса в 1894 году: «Какое фантастическое воображение могло бы разыграться из такого предположения: представим кремниево-алюминиевые организмы — или, может, сразу кремниево-алюминиевых людей? — которые путешествуют через атмосферу из газообразной серы, положим так, по морям из жидкого железа температурой в несколько тысяч градусов или вроде того, чуть выше температуры доменной печи».
Кремний остается популярным именно потому, что очень похож на углерод и может образовывать четыре связи, подобно углероду, что открывает возможность создания биохимической системы полностью зависимой от кремния. Это самый распространенный элемент в земной коре, если не считать кислород. На Земле есть водоросли, которые включают кремний в свой процесс роста. Кремний играет вторую после углерода роль, поскольку тот может образовывать более стабильные и разнообразные комплексные структуры, необходимые для жизни. Углеродные молекулы включают кислород и азот, которые образуют невероятно крепкие связи. Сложные молекулы на основе кремния, к сожалению, имеют тенденцию распадаться. Кроме того, углерод чрезвычайно распространен во Вселенной и существует миллиарды лет.
Едва ли жизнь на основе кремния появится в окружении, подобном земному, поскольку большая часть свободного кремния будет заперта в вулканических и магматических породах из силикатных материалов. Предполагают, что в высокотемпературном окружении все может быть по-другому, но никаких доказательств пока не нашли. Экстремальный мир вроде Титана мог бы поддерживать жизнь на основе кремния, возможно, вкупе с метаногенами, так как молекулы кремния вроде силанов и полисиланов могут имитировать органическую химию Земли. Тем не менее на поверхности Титана преобладает углерод, тогда как большая часть кремния находится глубоко под поверхностью.
Астрохимик NASA Макс Бернштейн предположил, что жизнь на основе кремния могла бы существовать на очень горячей планете, с атмосферой богатой водородом и бедной кислородом, позволяя случиться комплексной силановой химии с обратными кремниевыми связями с селеном или теллуром, но такое, по мнению Бернштейна, маловероятно. На Земле такие организмы размножались бы очень медленно, а наши биохимии никак бы не мешали друг другу. Они, впрочем, могли бы медленно поедать наши города, но «к ним можно было бы применить отбойный молоток».
Другие биохимические варианты
В принципе, было довольно много предложений касательно жизненных систем, основанных на чем-то другом, помимо углерода. Подобно углероду и кремнию, бор тоже имеет тенденцию образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения, образуя разные структурные варианты гидрида, в которых атомы бора связаны водородными мостиками. Как и углерод, бор может связываться с азотом, образуя соединения, по химическим и физическим свойства подобным алканам, простейшим органическим соединения. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет наиболее целесообразна в среде, температура которой достаточно низка для жидкого аммиака, тогда химические реакции будут протекать более контролируемо.
Другая возможная форма жизни, которая привлекла определенное внимание, это жизнь на основе мышьяка. Вся жизнь на Земле состоит из углерода, водорода, кислорода, фосфора и серы, но в 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая могла включать мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяков водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Независимые эксперты немного разбавили это заявление, когда не нашли никаких свидетельств включения мышьяка в ДНК или хотя бы каких-нибудь арсенатов. Тем не менее разгорелся интерес к возможной биохимии на основе мышьяка.
В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Ученые предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя; он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Твердый аммиак плотнее жидкого аммиака, поэтому нет никакого способа остановить его замерзание при похолодании. Для одноклеточных организмов это не составило бы проблемы, но вызвало бы хаос для многоклеточных. Тем не менее существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах Солнечной системы, а также на газовых гигантах вроде Юпитера.
Сера, как полагают, послужила основой для начала метаболизма на Земле, и известные организмы, в метаболизм которых включена сера вместо кислорода, существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Некоторые считают, что азот и фосфор могли бы также занять место углерода при довольно специфических условиях.
Меметическая жизнь
Ричард Докинз считает, что основной принцип жизни звучит так: «Вся жизнь развивается, благодаря механизмам выживания воспроизводящихся существ». Жизнь должна быть способна воспроизводиться (с некоторыми допущениями) и пребывать в среде, где будут возможны естественный отбор и эволюция. В своей книге «Эгоистичный ген» Докинз отметил, что понятия и идеи вырабатываются в мозгу и распространяются среди людей в процессе общения. Во многом это напоминает поведение и адаптацию генов, поэтому он называет их «мемами». Некоторые сравнивают песни, шутки и ритуалы человеческого общества с первыми стадиями органической жизни — свободными радикалами, плавающими в древних морях Земли. Творения разума воспроизводятся, эволюционируют и борются за выживание в царстве идей.
Подобные мемы существовали до человечества, в социальных призывах птиц и усвоенном поведении приматов. Когда человечество стало способно абстрактно мыслить, мемы получили дальнейшее развитие, управляя племенными отношениями и формируя основу для первых традиций, культуры и религии. Изобретение письма еще больше подтолкнуло развитие мемов, поскольку они смогли распространяться в пространстве и времени, передавая меметичную информацию подобно тому, как гены передают биологическую. Для некоторых это чистая аналогия, но другие считают, что мемы представляют уникальную, хотя немного рудиментарную и ограниченную форму жизни.
Некоторые пошли еще дальше. Георг ван Дрим разработал теорию «симбиосизма», которая подразумевает, что языки — это сами по себе формы жизни. Старые лингвистические теории считали язык чем-то вроде паразита, но ван Дрим полагает, что мы живем в сотрудничестве с меметическими сущностями, населяющими наш мозг. Мы живем в симбиотических отношениях с языковыми организмами: без нас они не могут существовать, а без них мы ничем не отличаемся от обезьян. Он считает, что иллюзия сознания и свободной воли вылилась из взаимодействия животных инстинктов, голода и похоти человека-носителя и лингвистического симбионта, воспроизводящегося с помощью идей и смыслов.
Синтетическая жизнь на основе XNA
Жизнь на Земле основана на двух переносящих информацию молекулах, ДНК и РНК, и долгое время ученые размышляли, можно ли создать другие похожие молекулы. Хотя любой полимер может хранить информацию, РНК и ДНК отображают наследственность, кодирование и передачу генетической информации и способны адаптироваться с течением времени в процессе эволюции. ДНК и РНК — это цепи молекул-нуклеотидов, состоящих из трех химических компонентов — фосфата, пятиуглеродной сахарной группы (дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК) и одного из пяти стандартных оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин или урацил).
В 2012 году группа ученых из Англии, Бельгии и Дании первой в мире разработала ксенонуклеиновую кислоту (КНК, XNA), синтетические нуклеотиды, функционально и структурно напоминающие ДНК и РНК. Они были разработаны путем замены сахарных групп дезоксирибозы и рибозы различными субститутами. Такие молекулы делали и раньше, но впервые в истории они были способны воспроизводиться и эволюционировать. В ДНК и РНК репликация происходит с помощью молекул полимеразы, которые могут читать, транскибировать и обратно транскрибировать нормальные последовательности нуклеиновых кислот. Группа разработала синтетические полимеразы, которые создали шесть новых генетических систем: HNA, CeNA, LNA, ANA, FANA и TNA.
Одна из новых генетических систем, HNA, или гекситонуклеиновая кислота, была достаточно надежной, чтобы хранить нужное количество генетической информации, которая может послужить в качестве основы для биологических систем. Другая, треозонуклеиновая кислота, или TNA, оказалась потенциальным кандидатом на таинственную первичную биохимию, царившую на рассвете жизни.
Есть масса потенциальных применений этих достижений. Дальнейшие исследования могут помочь в разработке лучших моделей появления жизни на Земле и будут иметь последствия для биологических измышлений. XNA может получить терапевтическое применение, ведь можно создать нуклеиновые кислоты для лечения и связи с конкретными молекулярными целями, которые не будут портиться так быстро, как ДНК или РНК. Они даже могут лечь в основу молекулярных машин или вообще искусственной формы жизни.
Но прежде чем это станет возможно, должны быть разработаны другие энзимы, совместимые с одной из XNA. Некоторые из них уже разработали в Великобритании в конце 2014 года. Есть также возможность, что XNA может причинять вред РНК/ДНК-организмам, поэтому безопасность должна быть на первом месте.
Хромодинамика, слабое ядерное взаимодействие и гравитационная жизнь
В 1979 году ученый и нанотехнолог Роберт Фрейтас-младший предположил возможную небиологическую жизнь. Он заявил, что возможный метаболизм живых систем основан на четырех фундаментальных силах — электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии (или квантовой хромодинамике), слабом ядерном взаимодействии и гравитации. Электромагнитная жизнь — это стандартная биологическая жизнь, которую мы имеем на Земле.
Хромодинамическая жизнь могла бы быть основана на сильном ядерном взаимодействии, которое считается сильнейшим из фундаментальных сил, но только на чрезвычайно коротких расстояниях. Фрейтас предположил, что такая среда может быть возможна на нейтронной звезде, тяжелом вращающемся объекте 10-20 километров в диаметре с массой звезды. С невероятной плотностью, мощнейшим магнитным полем и гравитацией в 100 миллиардов раз сильнее, чем на Земле, у такой звезды было бы ядро с 3-километровой коркой кристаллического железа. Под ней было бы море с невероятно горячими нейтронами, различными ядерными частицами, протонами и ядрами атомов и возможные богатые нейтронами «макроядра». Эти макроядра в теории могли бы сформировать крупные сверхъядра, аналогичные органическим молекулам, нейтроны выступали бы эквивалентом воды в причудливой псевдобиологической системе.
Фрейтас видел формы жизни на базе слабого ядерного взаимодействия как маловероятные, поскольку слабые силы действуют лишь в субъядерном диапазоне и не особенно сильны. Как часто показывает бета-радиоактивный распад и свободный распад нейтронов, формы жизни слабого взаимодействия могли бы существовать при тщательном контроле слабых взаимодействий в своей среде. Фрейтас представил существ, состоящих из атомов с избыточными нейтронами, которые становятся радиоактивными, когда умирают. Он также предположил, что есть регионы Вселенной, где слабая ядерная сила сильнее, а, значит, шансы на появление такой жизни выше.
Гравитационные существа тоже могут существовать, поскольку гравитация является самой распространенной и эффективной фундаментальной силой во Вселенной. Такие существа могли бы получать энергию из самой гравитации, получая неограниченное питание из столкновений черных дыр, галактик, других небесных объектов; существа поменьше — из вращения планет; самые маленькие — из энергии водопадов, ветра, приливов и океанических течений, возможно, землетрясений.
Формы жизни из пыли и плазмы
Органическая жизнь на Земле основана на молекулах с соединениями углерода, и мы уже выяснили возможные соединения для альтернативных форм. Но в 2007 году международная группа ученых во главе с В. Н. Цытовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при нужных условиях частицы неорганической пыли могут собираться в спиральные структуры, которые затем будут взаимодействовать друг с другом в манере, присущей для органической химии. Это поведение также рождается в состоянии плазмы, четвертом состоянии вещества после твердого, жидкого и газообразного, когда электроны отрываются от атомов, оставляя массу заряженных частиц.
Группа Цытовича обнаружила, что когда электронные заряды отделяются и плазма поляризуется, частицы в плазме самоорганизуются в форму спиральных структур вроде штопора, электрически заряженных, и притягиваются друг к другу. Они также могут делиться, образуя копии оригинальных структур, подобно ДНК, и индуцировать заряды в своих соседях. По мнению Цытовича, «эти сложные, самоорганизующиеся плазменные структуры отвечают всем необходимым требованиям, чтобы считать их кандидатами в неорганическую живую материю. Они автономны, они воспроизводятся и они эволюционируют».
Некоторые скептики считают, что такие заявления являются больше попыткой привлечь внимание, нежели серьезными научными заявлениями. Хотя спиральные структуры в плазме могут напоминать ДНК, сходство в форме необязательно предполагает сходство в функциях. Более того, тот факт, что спирали воспроизводятся, не означает потенциал жизни; облака тоже так делают. Что еще больше удручает, большая часть исследований была проведена на компьютерных моделях.
Один из участников эксперимента также собщил, что хотя результаты действительно напоминали жизнь, в конце концов, они были «просто особой формой плазменного кристалла». И все же, если неорганические частицы в плазме могут перерасти в самовоспроизводящиеся, развивающиеся формы жизни, они могут быть наиболее распространенной формой жизни во Вселенной, благодаря вездесущей плазме и межзвездным облакам пыли по всему космосу.
Неорганические химические клетки
Профессор Ли Кронин, химик Колледжа науки и инженерии при Университете Глазго, мечтает создать живые клетки из металла. Он использует полиоксометаллаты, ряд атомов металла, связанных с кислородом и фосфором, чтобы создать похожие на клетки пузырьки, которые он называет «неорганическими химическими клетками», или iCHELLs (этот акроним можно перевести как «неохлетки»).
Группа Кронина начала с создания солей из отрицательно заряженных ионов крупных оксидов металла, связанных с небольшим положительно заряженным ионом вроде водорода или натрия. Раствор из этих солей затем впрыскивается в другой солевой раствор, полный больших положительно заряженных органических ионов, связанных с небольшими отрицательно заряженными. Две соли встречаются и обмениваются частями, так что крупные оксиды металла становятся партнерами с крупными органическими ионами, образуя что-то вроде пузыря, который непроницаем для воды. Изменяя костяк оксида металла, можно добиться того, что пузыри приобретут свойства биологических клеточных мембран, которые выборочно пропускают и выпускают химические вещества из клетки, что потенциально может позволить протеканию того же типа контролируемых химических реакций, который происходит в живых клетках.
Группа ученых также сделала пузыри в пузырях, имитируя внутренние структуры биологических клеток, и добилась прогресса в создании искусственной формы фотосинтеза, которая потенциально может быть использована для создания искусственных клеток растений. Другие синтетические биологи отмечают, что такие клетки могут никогда не стать живыми, пока не получат систему репликации и эволюции вроде ДНК. Кронин не теряет надежду на то, что дальнейшее развитие принесет свои плоды. Среди возможных применений этой технологии есть также разработка материалов для солнечных топливных устройств и, конечно, медицина.
По словам Кронина, «основная цель — это создать комплексные химические клетки с живыми свойствами, которые могут помочь нам понять развитие жизни и пойти этим же путем, чтобы привнести новые технологии на основе эволюции в материальный мир — своего рода неорганические живые технологии».
Зонды фон Неймана
Искусственная жизнь на основе машин — это довольно распространенная идея, чуть ли не банальная, поэтому давайте просто рассмотрим зонды фон Неймана, чтобы не обходить ее стороной. Впервые их придумал в середине 20 века венгерский математик и футуролог Джон фон Нейман, который считал, что для того, чтобы воспроизводить функции человеческого мозга, машина должна обладать механизмами самоуправления и самовосстановления. Так он пришел к идее создания самовоспроизводящихся машин, в основе которых работают наблюдения за возрастающей сложностью жизни в процессе воспроизводства. Он считал, что такие машины могут стать своего рода универсальным конструктором, который мог бы позволить не только создавать полные реплики себя самого, но и улучшать или изменять версии, тем самым осуществляя эволюцию и наращивая сложность со временем.
Другие футурологи вроде Фримена Дайсона и Эрика Дрекслера довольно быстро применили эти идеи к области космических исследований и создали зонд фон Неймана. Отправка самовоспроизводящегося робота в космос может быть самым эффективным способом колонизации галактики, ведь так можно захватить весь Млечный Путь меньше чем за один миллион лет, даже будучи ограниченными скоростью света.
Как объяснил Мичио Каку:
«Зонд фон Неймана — это робот, предназначенный для достижения далеких звездных систем и создания фабрик, которые будут строить копии самих себя тысячами. Мертвая луна, даже не планета, может стать идеальным пунктом назначения для зондов фон Неймана, поскольку там будет проще садиться и взлетать с этих лун, а также потому что на лунах нет эрозии. Зонды могли бы жить за счет земли, добывая железо, никель и другое сырье для строительства роботизированных фабрик. Они бы создали тысячи копий самих себя, которые затем разошлись бы в поисках других звездных систем».
За долгие годы были придуманы различные версии базовой идеи зонда фон Неймана, включая зонды освоения и разведки для тихого исследования и наблюдения внеземных цивилизаций; зондов связи, разбросанных по всему космосу, чтобы лучше улавливать радиосигналы инопланетян; рабочие зонды для строительства сверхмассивных космических структур; зонды-колонизаторы, которые будут покорять другие миры. Могут быть даже путеводные зонды, которые будут выводить юные цивилизации в космос. Увы, могут быть и зонды-берсеркеры, задачей которых будет уничтожение следов любой органики в космосе, за чем последует строительство полицейских зондов, которые будут эти атаки отражать. Учитывая то, что зонды фон Неймана могут стать своего рода космическим вирусом, нам стоит осторожно подходить к их разработке.
Гипотеза Геи
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон совместно написали статью для New Scientist под названием «В поисках Геи». Придерживаясь традиционной точки зрения о том, что жизнь зародилась на Земле и процветала благодаря нужным материальным условиям, Лавлок и Эптон предположили, что жизнь таким образом взяла на себя активную роль в поддержании и определении условий для своего выживания. Они предположили, что вся живая материя на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности является частью единой системы, ведущей себя подобно сверхорганизму, который способен настраивать температуру на поверхности и состав атмосферы нужным для выживания образом. Они назвали такую систему Геей, в честь греческой богини земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, благодаря которому на земле может существовать биосфера.
Лавлок работал над гипотезой Геи с середине 60-х годов. Основная идея в том, что биосфера Земли имеет ряд природных циклов, и когда один идет наперекосяк, другие компенсируют его так, чтобы поддерживать жизненную способность. Это могло бы объяснить, почему атмосфера не состоит целиком из диоксида углерода или почему моря не слишком соленые. Хотя вулканические извержения сделали раннюю атмосферу состоящей преимущественно из диоксида углерода, появились вырабатывающие азот бактерии и растения, производящие кислород в процессе фотосинтеза. Спустя миллионы лет атмосфера изменилась в нашу пользу. Хотя реки переносят соль в океаны из пород, соленость океанов остается стабильной на 3,4%, поскольку соль просачивается через трещины в океаническом дне. Это не сознательные процессы, но результат обратной связи, которая удерживает планеты в пригодном для обитания равновесии.
Другие свидетельства включают то, что если бы не биотическая активность, метан и водород исчезли бы из атмосферы всего за несколько десятилетий. Кроме того, несмотря на увеличение температуры Солнца на 30% за последние 3,5 миллиарда лет, средняя глобальная температура пошатнулась всего на 5 градусов по Цельсию, благодаря регуляторному механизму, который удаляет диоксид углерода из атмосферы и запирает его в окаменелой органической материи.
Первоначально идеи Лавлока были встречены насмешками и обвинениями. Со временем, однако, гипотеза Геи повлияла на идеи о биосфере Земли, помогла сформировать цельное их восприятие в ученом мире. Сегодня гипотеза Геи скорее уважается, нежели принимается учеными. Она является скорее положительной культурной рамкой, в которой должны проводиться научные исследования на тему Земли как глобальной экосистемы.
Палеонтолог Питер Уорд разработал конкурентную гипотезу Медеи, названную в честь матери, которая убила своих детей, в греческой мифологии, основная идея которой сводится к тому, что жизнь по своей сути стремится к саморазрушению и самоубийству. Он указывает на то, что исторически большинство массовых вымираний были вызваны формами жизни, например, микроорганизмами или гоминидами в штанах, которые наносят тяжелые увечья атмосфере Земли.
Источник: listverse.com
« Вернуться назад | Все новости
| Следующая новость »
Ученые показывают, что жизнь на основе метана, возможная на Титане (Луна Сатурна)
Футуризм
3. 2. 15 от футуризма
/fromquarkstoquasars
/fromquarkstoquasars
3. 2. 15 от Futurism
Image Credit: Nasa /Jpl. -Калтех/Унив. Аризона/Унив. Айдахо
Группа исследователей Корнеллского университета смоделировала новый тип бескислородной формы жизни на основе метана, которая может метаболизировать и воспроизводиться подобно жизни на Земле.
Придерживаясь одновременно творческой и строго научной точки зрения, инженеры-химики и астрономы предлагают модель жизни, которая могла бы процветать в суровом холодном мире — в частности, на Титане, гигантском спутнике Сатурна. Планетарное тело, омываемое морями не воды, а жидкого метана, Титан может содержать метановые бескислородные клетки.
Их теоретическая клеточная мембрана, состоящая из небольших органических соединений азота и способная функционировать при температуре жидкого метана 292 градуса ниже нуля, опубликована в Science Advances , 27 февраля. Работу возглавляет эксперт по химической молекулярной динамике Полетт Клэнси. и первый автор Джеймс Стивенсон, аспирант химического машиностроения. Соавтором статьи является Джонатан Лунин, директор Корнеллского центра радиофизики и космических исследований.
Лунин — эксперт по спутникам Сатурна и междисциплинарный ученый, участвовавший в миссии «Кассини-Гюйгенс», обнаружившей метано-этановые моря на Титане. Заинтригованный возможностями жизни на основе метана на Титане и получивший грант Фонда Темплтона на изучение неводной жизни, Лунин около года назад обратился за помощью к преподавателям Корнелла, специализирующимся на химическом моделировании. Клэнси, который никогда не встречал Лунин, предложил помощь.
Изображение 9-нанометровой азотосомы размером с вирус, с отрезанным куском мембраны, чтобы показать внутреннюю полость. Фото: Джеймс Стивенсон
, но у нас были нужные инструменты», — сказал Клэнси. «Возможно, это помогло, потому что у нас не было никаких предубеждений о том, что должно быть в мембране, а что нет. вы можете сделать из этого?’»
На Земле жизнь основана на двухслойной фосфолипидной мембране, прочном, проницаемом пузырьке на водной основе, в котором находится органическое вещество каждой клетки. Везикула из такой мембраны называется липосомой. Таким образом, многие астрономы ищут внеземную жизнь в так называемой околозвездной обитаемой зоне, узкой полосе вокруг Солнца, в которой может существовать жидкая вода. Но что, если бы клетки были основаны не на воде, а на метане, температура замерзания которого намного ниже?
Инженеры назвали свою предполагаемую клеточную мембрану «азотосомой», где «азот» по-французски означает азот. «Липосома» происходит от греческих слов «липос» и «сома», что означает «липидное тело»; по аналогии, «азотосома» означает «азотистое тело».
Азотосома состоит из молекул азота, углерода и водорода, которые, как известно, существуют в криогенных морях Титана, но демонстрируют ту же стабильность и гибкость, что и аналогичные липосомы Земли. Это стало неожиданностью для таких химиков, как Клэнси и Стивенсон, которые никогда раньше не задумывались о механике стабильности клеток; они обычно изучают полупроводники, а не клетки.
Инженеры использовали метод молекулярной динамики, который отбирал соединения-кандидаты из метана для самосборки в мембраноподобные структуры. Наиболее многообещающим соединением, которое они нашли, является азотосома акрилонитрила, которая показала хорошую стабильность, сильный барьер для разложения и гибкость, аналогичную гибкости фосфолипидных мембран на Земле. Акрилонитрил — бесцветное ядовитое жидкое органическое соединение, используемое в производстве акриловых волокон, смол и термопластов — присутствует в атмосфере Титана.
Воодушевленный первоначальным доказательством концепции, Клэнси сказал, что следующим шагом будет попытка продемонстрировать, как эти клетки будут вести себя в метановой среде, что может быть аналогом размножения и метаболизма в бескислородных метановых клетках.
Лунин надеется на долгосрочную перспективу проверки этих идей на самом Титане, как он выразился, «когда-нибудь отправив зонд, чтобы плавать в морях этой удивительной луны и напрямую взять пробы органических веществ».
Стивенсон сказал, что он был частично вдохновлен писателем-фантастом Айзеком Азимовым, который написал о концепции неводной жизни в 1962 эссе «Не так, как мы это знаем». Как сказал Стивенсон: «Наш первый конкретный план жизни не такой, какой мы ее знаем».
Предоставлено Cornell. , мы публикуем его сейчас, потому что сегодня были опубликованы новые результаты, указывающие на источники метана на Марсе.
Из всех планет Солнечной системы, кроме Земли, Марс, возможно, обладает самым большим потенциалом для жизни, как вымершей, так и существующей. Она очень похожа на Землю: процесс формирования, ранняя климатическая история, резервуары с водой, вулканы и другие геологические процессы. Микроорганизмы подошли бы идеально. Другое планетарное тело, крупнейший спутник Сатурна Титан, также регулярно всплывает в дискуссиях о внеземной биологии. В своем первобытном прошлом Титан обладал условиями, благоприятствующими формированию молекулярных предшественников жизни, и некоторые ученые полагают, что он мог быть живым тогда и даже может быть живым сейчас.
Чтобы добавить интриги этим возможностям, астрономы, изучающие оба этих мира, обнаружили газ, который часто ассоциируется с живыми существами: метан. Он существует в небольших, но значительных количествах на Марсе, и Титан буквально наводнен им. Биологический источник, по крайней мере, так же правдоподобен, как и геологический, для Марса, если не для Титана. Любое объяснение было бы по-своему захватывающим, раскрывая либо то, что мы не одиноки во Вселенной, либо то, что и Марс, и Титан содержат большие подземные водоемы вместе с неожиданными уровнями геохимической активности. Понимание происхождения и судьбы метана в этих телах даст ключ к разгадке процессов, которые определяют формирование, эволюцию и обитаемость земных миров в этой Солнечной системе и, возможно, в других.
Метан (CH 4 ) в изобилии содержится на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне — где он был продуктом химической обработки первичного материала солнечной туманности. Однако на Земле метан особенный. Из 1750 объемных частей на миллиард (ppbv) метана в атмосфере Земли от 90 до 95 процентов имеют биологическое происхождение. Травоядные копытные, такие как коровы, козы и яки, выделяют пятую часть ежегодного глобального выброса метана; газ является побочным продуктом метаболизма бактерий в их кишечнике. Другие значительные источники включают термиты, рисовые поля, болота,
утечка природного газа (сама по себе является результатом прошлой жизни) и фотосинтезирующие растения [см. «Метан, растения и изменение климата», Франк Кепплер и Томас Рёкманн; Scientific American, февраль 2007 г.]. Вулканы составляют менее 0,2 процента от общего запаса метана на Земле, и даже они могут просто выделять метан, произведенный организмами в прошлом. Абиотические источники, такие как промышленные процессы, сравнительно незначительны. Таким образом, обнаружение метана на другом объекте, похожем на Землю, естественным образом повышает вероятность существования жизни на этом теле.
В воздухе
Именно это произошло с Марсом в 2003 и 2004 годах, когда три независимые группы ученых объявили об открытии метана в атмосфере этой планеты. Используя спектрограф высокого разрешения на Инфракрасном телескопе на Гавайях и на Южном телескопе Близнецов в Чили, группа под руководством Майкла Муммы из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА обнаружила концентрацию метана, превышающую 250 частей на миллиард, которая варьируется по всей планете и, возможно, со временем. Витторио Формисано из Института физики и межпланетных наук в Риме и его коллеги (включая меня) проанализировали тысячи инфракрасных спектров, собранных орбитальным аппаратом Mars Express. Мы обнаружили, что метан гораздо менее распространен, в диапазоне от нуля до примерно 35 частей на миллиард, при среднем планетарном уровне примерно 10 частей на миллиард. Наконец, Владимир Краснопольский из Католического университета Америки и его коллеги, используя телескоп Канада-Франция-Гавайи, измерили среднее планетарное значение около 10 частей на миллиард. Они не могли определить вариацию над планетой из-за плохого сигнала и пространственного разрешения.
Сейчас команда мамы повторно анализирует свои данные, чтобы попытаться определить, почему их значение является выбросом. На данный момент я приму значение 10 ppbv как наиболее вероятное. Это соответствует концентрации метана (в молекулах на единицу объема), которая составляет всего 40 миллионных от концентрации в атмосфере Земли. Тем не менее даже малейшее присутствие газа требует объяснения.
Хотя астрономы обнаружили метан на Титане еще в 1944 году, только дополнительное открытие азота 36 лет спустя вызвало огромный интерес к этой холодной и далекой луне [см. «Титан» Тобиаса Оуэна; Scientific American , февраль 1982 г.]. Азот является ключевым компонентом биологических молекул, таких как аминокислоты и нуклеиновые кислоты. Тело с азотно-метановой атмосферой, где давление на уровне земли в полтора раза выше, чем на нашей родной планете, может иметь нужные ингредиенты для молекулярных предшественников жизни и, как предполагают некоторые, даже для формирования самой жизни.
Метан играет центральную, контролирующую роль в поддержании густой азотной атмосферы Титана. Это источник углеводородной дымки, поглощающей солнечное инфракрасное излучение и нагревающей стратосферу примерно на 100 градусов по Цельсию, и водорода, молекулярные столкновения которого приводят к потеплению тропосферы на 20 градусов. Если когда-нибудь закончится метан, температура упадет, газообразный азот сконденсируется в жидкие капли, и атмосфера разрушится. Особый характер Титана изменится навсегда. Его смог и облака рассеются. Метановый дождь, который, кажется, вырезал его поверхность, прекратится. Озера, лужи и ручьи высохнут. И когда его завеса будет поднята, суровая поверхность Титана будет обнажена и легкодоступна для земных телескопов. Титан потерял бы свою загадочность и превратился бы в еще один спутник с разреженным воздухом.
может ли быть так, что метан на Марсе и Титане имеет биологическое происхождение, как и на Земле, или у него есть другое объяснение, например вулканы или удары комет и метеоритов? Наше понимание геофизических, химических и биологических процессов помогло сузить поле возможных источников на Марсе, и многие из тех же аргументов применимы и к Титану.
Расщепленный солнечным светом
Первым шагом к ответу на вопрос является определение скорости, с которой должен производиться или доставляться метан. Это, в свою очередь, зависит от того, насколько быстро газ удаляется из атмосферы. На высотах 60 километров и выше над поверхностью Марса солнечное ультрафиолетовое излучение расщепляет молекулы метана на части. Ниже в атмосфере атомы кислорода и гидроксильные радикалы (ОН), образующиеся при разрушении молекул воды ультрафиолетовыми фотонами, окисляют метан. Без пополнения запасов метан постепенно исчезнет из атмосферы. «Время жизни» метана, определяемое как время, за которое концентрация газа упадет на коэффициент математической константы e, или примерно в три раза, составляет от 300 до 600 лет, в зависимости от количества водяного пара, которое претерпевает сезонные изменения. , и от силы солнечной радиации, которая меняется в течение солнечного цикла. На Земле аналогичные процессы дают метану время жизни около 10 лет. На Титане, где солнечное ультрафиолетовое излучение гораздо слабее, а молекул, содержащих кислород, значительно меньше, метан может сохраняться от 10 до 100 миллионов лет (что все еще мало по геологическим меркам).
Время жизни метана на Марсе достаточно велико, чтобы ветры и диффузия достаточно равномерно смешивали газ с атмосферой. Таким образом, наблюдаемые колебания уровня метана над планетой вызывают недоумение. Они могут быть признаком того, что газ поступает из локализованных источников или исчезает в локализованных поглотителях. Одним из возможных поглотителей является химически активная почва, которая может ускорить потерю метана. Если бы такие дополнительные поглотители действовали, для поддержания наблюдаемой численности потребовался бы еще более крупный источник.
Следующим шагом является рассмотрение возможных сценариев образования метана. Красная планета — хорошее место для начала, потому что содержание метана на ней очень низкое. Если механизм не может объяснить даже это небольшое количество, то вряд ли он сможет объяснить гораздо большее количество на Титане. В течение 600-летнего срока службы каждый год необходимо будет производить немногим более 100 метрических тонн метана, чтобы поддерживать постоянное глобальное среднее значение 10 частей на миллиард по объему. Это примерно четвертьмиллионная производительности на Земле.
Как и на Земле, вулканы, скорее всего, не виноваты. Марсианские вулканы потухли сотни миллионов лет назад. Кроме того, если бы вулкан был ответственен за метан, он также выкачивал бы огромное количество диоксида серы, а атмосфера Марса лишена соединений серы. Внепланетные вклады также кажутся минимальными. По оценкам, ежегодно на поверхность Марса попадает около 2000 тонн микрометеоритной пыли. Менее 1 процента их массы составляет углерод, и даже этот материал в значительной степени окислен и, следовательно, является незначительным источником метана. Кометы состоят примерно из 1 процента метана по весу, но в среднем они сталкиваются с Марсом только раз в 60 миллионов лет. Таким образом, количество поставляемого метана составит около одной тонны в год, или менее 1 процента от необходимого количества.
Может быть, в недавнем прошлом на Марс упала комета? Он мог доставить большое количество метана, и со временем его содержание в атмосфере уменьшилось бы до нынешнего значения. Удар кометы диаметром 200 метров 100 лет назад или кометы диаметром 500 метров 2000 лет назад мог дать достаточное количество метана, чтобы объяснить наблюдаемое в настоящее время глобальное среднее значение 10 частей на миллиард. Но эта идея наталкивается на проблему: распределение метана по планете неравномерно. Время, необходимое для равномерного распределения метана по вертикали и горизонтали, составляет не более нескольких месяцев. Таким образом, кометный источник привел бы к равномерному распределению метана по Марсу, вопреки наблюдениям.
Дым в водах
Остается два возможных источника: гидрогеохимический и микробный. Любой из них был бы захватывающим. Гидротермальные жерла, известные как черные курильщики, были впервые обнаружены на Земле в 1977 году на Галапагосском разломе [см. «Гребень восточно-тихоокеанского поднятия» Кена С. Макдональда и Брюса П. Луендыка; Scientific American , май 1981 г.]. С тех пор океанографы находили их вдоль многих других срединно-океанических хребтов. Лабораторные эксперименты показывают, что в условиях, преобладающих в этих жерлах, ультраосновные силикаты — породы, богатые железом или магнием, такие как оливин и пироксен — могут реагировать с образованием водорода в процессе, обычно называемом серпентинизацией. В свою очередь, реакция водорода с частицами углерода, двуокисью углерода, окисью углерода или углеродсодержащими минералами может привести к образованию метана.
Ключами к этому процессу являются водород, углерод, металлы (действующие как катализаторы), а также тепло и давление. Все они доступны и на Марсе. Процесс серпентинизации может происходить как при высоких температурах (от 350 до 400°С), так и при более мягких (от 30 до 90°С). По оценкам, эти более низкие температуры происходят в предполагаемых водоносных горизонтах на Марсе.
Хотя низкотемпературная серпентинизация может быть способна производить марсианский метан, биология остается серьезной возможностью. На Земле микроорганизмы, известные как метаногены, производят метан как побочный продукт потребления водорода, двуокиси углерода или угарного газа. Если бы такие организмы жили на Марсе, они бы нашли готовый запас питательных веществ: водород (либо образующийся в процессе серпентинизации, либо диффундирующий в почву из атмосферы), а также двуокись и окись углерода (в горных породах или из атмосферы).
Образовавшись в результате серпентинизации или микробов, метан может храниться в виде стабильного клатратного гидрата — химической структуры, которая захватывает молекулы метана подобно животным в клетке — для последующего выпуска в атмосферу, возможно, путем постепенного выделения газа через трещины и щели или путем эпизодические всплески, вызванные вулканизмом. Никто не уверен, насколько эффективно будут образовываться клатраты или насколько легко они будут дестабилизированы.
Наблюдения Mars Express указывают на более высокие концентрации метана в районах, содержащих подповерхностный водяной лед. Либо геологический, либо биологический сценарий мог бы объяснить эту корреляцию. Водоносные горизонты подо льдом могли бы обеспечить среду обитания для существ или место для гидрогеохимического производства метана. Без дополнительных данных биологические и геологические возможности кажутся равновероятными.
Титаник Океан
На первый взгляд может показаться, что метан Титана понять проще: луна образовалась в субтуманности Сатурна, атмосфера которого содержит огромное количество газа. Тем не менее, данные свидетельствуют о производстве метана на Титане, а не о доставке метана на Титан. Зонд «Гюйгенс» совместной миссии НАСА и Европейского космического агентства «Кассини-Гюйгенс» не обнаружил ни ксенона, ни криптона в атмосфере Луны. Если бы планетезимали, сформировавшие Титан, принесли метан, они принесли бы и эти тяжелые благородные газы. Отсутствие таких газов указывает на то, что метан, скорее всего, образовался на Титане.
Таким образом, присутствие метана на Титане так же загадочно, как и на Марсе, — в некоторых отношениях даже больше из-за его огромного количества (5 процентов по объему). Вероятным источником, как и на Марсе, является серпентинизация при относительно низких температурах. Кристоф Сотин из Нантского университета во Франции и его коллеги утверждают, что на Титане может существовать подземный океан жидкой воды. Растворенный аммиак, действующий как антифриз, поможет предотвратить его замерзание. В их модели океан находится на глубине 100 км под поверхностью Титана и на глубине от 300 до 400 км. В прошлом распад радиоактивных элементов и остаточное тепло от формирования Титана могли растопить почти весь лед тела, поэтому океан мог простираться вплоть до каменистого ядра.
В этих условиях реакции между водой и горной породой должны были привести к выделению газообразного водорода, который, в свою очередь, вступил бы в реакцию с двуокисью углерода, окисью углерода, частицами углерода или другим углеродистым материалом с образованием метана. По моим оценкам, этот процесс мог бы объяснить наблюдаемое содержание метана на Титане. После образования метан мог храниться в виде стабильного клатратного гидрата и выбрасываться в атмосферу либо постепенно, в результате вулканизма, либо всплесками, вызванными ударами.
Интригующая подсказка — это газ аргон 40, обнаруженный Гюйгенсом, когда он спускался через атмосферу Титана. Этот изотоп образуется в результате радиоактивного распада калия-40, который содержится в горных породах глубоко в ядре Титана. Поскольку период радиоактивного полураспада калия-40 составляет 1,3 миллиарда лет, небольшое количество аргона-40 в атмосфере свидетельствует о медленном выделении газов изнутри. Кроме того, оптические и радиолокационные изображения поверхности показывают признаки криовулканизма — гейзероподобные извержения аммиачно-водяного льда, — что также указывает на то, что материал извергается изнутри. Поверхность выглядит относительно молодой и не имеет кратеров, что является признаком повторного покрытия материалом из внутренней части. Предполагаемая скорость восстановления поверхности высвободит метан из внутренней части достаточно быстро, чтобы компенсировать фотохимические потери. Метан на Титане играет роль воды на Земле вместе с жидкими резервуарами на поверхности, облаками и дождями — полноценный металогический цикл. Таким образом, существует значительное количество доказательств, даже больше, чем для Марса, что метан, хранящийся в недрах, без труда выйдет на поверхность и впоследствии испарится в атмосферу.
Может ли биология также играть роль в создании метана на Титане? Кристофер Маккей из Исследовательского центра Эймса НАСА и Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге, Франция, а также Дирк Шульце-Макух из Университета штата Вашингтон и Дэвид Гринспун из Денверского музея природы и науки предположили, что ацетилен и водород могли служить питательными веществами для метаногенов даже в условиях сильного холода на поверхности Титана (–179 градусов по Цельсию). Этот биогенный процесс отличается от того, который используется метаногенами на Земле и их кузенами, если таковые имеются, на Марсе тем, что вода не требуется. Вместо этого средой служат жидкие углеводороды на поверхности Титана.
Но у этой гипотезы есть недостаток. Данные Гюйгенса исключают подземный источник ацетилена; это соединение должно в конечном итоге происходить из метана в атмосфере. Таким образом, получается круговой аргумент: для производства метана (микробами) нужен метан. Более того, само изобилие метана на Титане настолько огромно, что метаногенам пришлось бы работать с перегрузкой, чтобы произвести его, серьезно истощая доступные питательные вещества.
Ввиду этих препятствий биологическое объяснение метана гораздо менее привлекательно на Титане, чем на Марсе. Тем не менее, гипотеза обитаемости требует изучения. Некоторые ученые утверждают, что эта луна могла быть или все еще может быть обитаемой. Он получает достаточно солнечного света, чтобы превратить азот и метан в молекулы, которые являются предшественниками биологии. Подземный водно-аммиачный рассол с небольшим количеством метана и других углеводородов может быть благоприятной средой для сложных молекул или даже живых организмов. В далеком прошлом, когда молодой Титан еще остывал, по поверхности могла даже течь жидкая вода.
Органические продукты питания
Одним из важных измерений, которые могут помочь определить источники метана на Марсе и Титане, является соотношение изотопов углерода. Жизнь на Земле эволюционировала, предпочитая углерод 12, который требует меньше энергии для связывания, чем углерод 13. Когда аминокислоты объединяются, в образующихся белках обнаруживается заметный дефицит более тяжелого изотопа. Живые организмы на Земле содержат от 92 до 97 раз больше углерода-12, чем углерода-13; для неорганических веществ стандартное соотношение равно 89..4.
На Титане, однако, зонд Гюйгенс измерил отношение 82,3 в метане, что меньше, а не больше, чем земное стандартное значение для неорганических веществ. Это открытие решительно опровергает существование жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Безусловно, некоторые ученые предполагают, что жизнь на Титане могла развиваться иначе, чем на Земле, или что соотношение неорганических изотопов там могло быть другим.
Еще никто не определил соотношение изотопов углерода для Марса. Это измерение является сложной задачей, когда концентрация газа настолько низка (одна миллиардная от концентрации на Титане). Марсоход NASA Mars Science Laboratory (MSL), который должен прибыть на Марс в 2010 году, должен быть в состоянии проводить точные измерения изотопов углерода в метане и, возможно, других органических материалах. Он также будет изучать твердые и газообразные образцы на наличие других химических признаков прошлой или настоящей жизни, таких как очень высокое отношение содержания метана к более тяжелым углеводородам (этан, пропан, бутан) и хиральность (предпочтение левостороннего или правостороннего вращения). переданные органические молекулы).
С этими проблемами связан вопрос о том, почему на поверхности Марса отсутствуют органические вещества. Даже при отсутствии жизни метеориты, кометы и частицы межпланетной пыли должны были доставить органику за последние четыре с половиной миллиарда лет. Возможно, ответ кроется в марсианских пылевых вихрях и бурях, а также в обычных сальтациях (играх переносимых ветром пылинок). Эти процессы генерируют сильные статические электрические поля, которые могут запускать химический синтез перекиси водорода. Будучи мощным антисептиком, перекись водорода быстро стерилизует поверхность и удаляет органику. Окислитель также ускорит локальную потерю метана из атмосферы, что потребует более крупного источника для объяснения изобилия, наблюдаемого в марсианской атмосфере.