Что канадские скалы могут рассказать нам о внеземной жизни

Ученые изучают известняк Онтарио, чтобы узнать о жизни на Марсе

Озеро Ред, небольшой муниципалитет к северо-западу от Тандер-Бей, является одним из самых изолированных туристических мест в Онтарио. Каждый год сотни богатых туристов, в основном американцев, совершают путешествие на север к Озерному скоплению региона, чтобы поймать призовую щуку, форель и судака. Однажды ранним августовским утром Стефан Лалонд, ученый, только что прилетевший из Франции, присоединился к рыбакам среди высоких сосен. Вооруженный дрелью, магнитом и маленькой бутылочкой соляной кислоты, он имел в виду один особый приз: камни. Эти камни могут в конечном итоге привести других ученых к внеземной жизни.

Лалонд, который изучал геомикробиологию в Университете Альберты и теперь работает с Европейским Институтом морских исследований, ткал свою арендованную моторную лодку через озеро. Примерно в тридцати километрах от главной городской пристани он нашел то, что искал, прямо над поверхностью воды. Во-первых, известняка, казалось, не допускающий возражений: твердый и серый. Но когда Лалонд положил на камень каплю кислоты, она вступила в реакцию с углекислым газом внутри и взорвалась, как вулкан из пищевой соды и уксуса. С помощью маленькой кирки и молотка он вырезал образцы породы, некоторые из которых он транспортировал обратно в свою лабораторию в Бресте, Франция, где они были вырезаны, раздавлены и проанализированы, чтобы понять раннюю биосферу Земли. Астрономы могли бы использовать эту информацию, чтобы предсказать, какие виды планет могут поддерживать жизнь, а затем исследовать Вселенную, чтобы найти их.

Научно-фантастические фильмы заставили бы нас поверить, что космические исследования показывают людей в скафандрах и высокотехнологичных марсоходах в отдаленных местах. Но наше стремление понять все, что находится за пределами земной атмосферы, обычно менее гламурно-это сотрудничество ученых по всему миру из разных дисциплин, работающих вместе в течение десятилетий над самыми специализированными проблемами (например, вычисление количества газа в образце породы или написание кода для маневрирования радиотелескопами). Так что если мы и столкнемся с внеземными существами, то, скорее всего, не потому, что мы приземлились на их пороге—или они приземлились здесь,—а потому, что лабораторное открытие, которое делалось годами или десятилетиями, привело нас на их планету.

Чем больше ученые знают о том, как жизнь развивалась на Земле, тем лучше они могут определить условия, которые могли бы помочь ей развиваться в других местах. С работой таких ученых, как Лалонд, изучение нашей собственной планеты начинает иметь гораздо большие последствия. По мере того как человечество принимает во внимание реалии изменения климата—хрупкость атмосферы Земли и ее важность для самого нашего выживания—понимание того, какие условия необходимы для поддержания жизни, становится все более важным. Современная геология также может помочь ученым ответить на фундаментальные вопросы о нашем собственном биологическом существовании: как возникла жизнь и какие условия необходимы для ее поддержания здесь и на других планетах? «Когда вы покупаете дом, вы задаете вопросы о том, когда он был построен и кто жил там раньше. Земля такая же», — говорит Филип Фралик, профессор геологии Лейкхедского университета в Тандер-Бей, Онтарио. — Это наш дом, и понимание того, как он развивался, дает нам представление о том, как мы оказались здесь прямо сейчас.»

В докембрийскую эпоху—самую раннюю и самую длинную часть истории Земли-более 500 миллионов лет назад участок суши, который в конечном итоге станет Онтарио, находился в центре гигантского суперконтинента. Мир был неузнаваем: здесь не было деревьев, а многие озера были чрезвычайно солеными. По мере того как земля нагревалась, вода испарялась. Он оставил после себя коктейль химических веществ, включая сульфат кальция (который часто используется для гипсокартона и костных трансплантатов) и бикарбонат, который сформировал известняк и запечатлел его с эквивалентом атмосферной ДНК. По мере того как мир превращался во что-то более похожее на современную карту, эти образцы сохранялись чуть ниже поверхности Земли.

Горные породы функционируют как капсулы времени: они фиксируют следы атмосферы и защищают их на протяжении миллиардов лет. Образцы известняка содержат подсказки о самых ранних днях планеты, задолго до того, как появились млекопитающие и растительность. В отличие от Южной Африки и Западной Австралии, известняк в Канадском щите был сохранен ледниками, и некоторые из самых старых образцов континента остаются у поверхности Земли—именно поэтому Канада является одним из самых богатых источников древних пород в мире. Известняку, изученному Лалондом, около 3 миллиардов лет. Тогда Солнце было примерно на 25% тусклее. Исследователи привыкли считать, что Земля была гигантским шаром льда в этот период. Но известняк, который нуждается в воде для образования, говорит нам о другом: в то время должны были быть океаны и озера. Помимо прямого солнечного тепла, единственный способ поддерживать температуру, достаточную для того, чтобы вода не замерзала, — это углекислый газ, который удерживает солнечное тепло, поэтому ученые знают, что в атмосфере было гораздо больше CO2, чем сегодня.

Элизабет Тернер, профессор геологии и исследователь Лаврентьевского университета в Садбери, Онтарио, говорит, что биологическую эволюцию Земли можно понять как одностороннюю стрелку: она постоянно движется вперед, и каждая точка в ее истории была разной. «Если бы ты вернулся почти в любую часть прошлого, воздух был бы непригоден для дыхания, и ты бы умер мгновенно, — говорит она. Условия, необходимые для размещения жизни в других местах, вероятно, не будут похожи на условия современной Земли, но, возможно, на условия Земли, как это было миллиарды лет назад.

Чтобы собрать воедино биологическую историю Земли, может потребоваться понимание того, сколько кислорода было в атмосфере миллиарды лет назад, потому что большинство клеток нуждаются в нем, чтобы выжить. Этим летом канадские и американские исследователи опубликовали результаты анализа образцов горных пород, извлеченных из испаренного озера близ Тандер-Бей. Их исследования показали, что во второй половине докембрийской эры, 1,4 миллиарда лет назад, уровень кислорода в атмосфере был значительно ниже, чем сегодня,—условия, которые, по мнению ученых, не могли поддерживать жизнь, существовавшую в то время. » То, что мы теперь знаем о Земле, рисует картину полной чужой планеты», — говорит Питер Крокфорд, ведущий автор проекта.

Остается открытым вопрос: «создали ли микроорганизмы условия для процветания современной жизни» — то есть бактерии подняли уровень кислорода в атмосфере, тем самым создав условия для развития первых животных— -» или же ранние животные сами изменили окружающую среду и позволили уровню кислорода повыситься.» Что было первым, более высокий уровень кислорода или сложная жизнь, способная к эволюции?

N asa, с годовым бюджетом в 21 миллиард долларов (США), финансировала некоторые из самых значительных проектов в истории человечества. Космический аппарат Cassini покинул Землю в 1997 году, чтобы исследовать кольца Сатурна. Совсем недавно космический аппарат New Horizons достиг Плутона, одного из самых дальних уголков нашей Солнечной системы, в 2015 году, и любимый марсоход Opportunity провел пятнадцать лет, исследуя Красную планету. Эти усилия расширили наше понимание Вселенной и планет вокруг нас, открыв двери в новые сферы исследований—и к возможным встречам. Но на сегодняшний день исследователи не нашли никаких свидетельств внеземной жизни, отчасти потому, что они не всегда были уверены, где искать и что искать.

Сравнительно низкие расходы на геологические исследования (например, ежегодные поездки Лалонде в Северное Онтарио являются частью исследовательского проекта стоимостью 2,6 млн. долл.США, финансируемого Европейским исследовательским советом). Но геологические исследования также исключительно проницательны. Фралик, геолог из Лейкхеда, работал над проектом Крокфорда и сотрудничал с НАСА в том, как обнаружить жизнь на других планетах. Марс, по его словам, может быть наиболее вероятным местом для внеземной жизни. Три с половиной миллиарда лет назад атмосферные условия на Марсе были похожи на земные в то время. Это была теплая планета с океанами, временами года и облаками. Поскольку жизнь развивалась здесь, есть разумный шанс, что она также развивалась там, говорит Фралик. Но, поскольку Марс вдвое меньше Земли, гравитация там меньше, и планета постепенно просачивала свою атмосферу в космос-как сдувающийся воздушный шар. Водяной пар вырвался наружу, почва покраснела, а океаны высохли, вероятно, уничтожив все следы жизни, которые могли существовать над поверхностью планеты. «Но есть шанс, что под поверхностью все еще есть жизнь, — говорит Фралик.

В 2020 году, когда НАСА отправит свой следующий марсоход на Марс—с камерами, датчиками и буром—он будет искать признаки микробных организмов или древних бактерий в своих породах. Эти организмы, вероятно, того же рода, что доминировали на Земле в течение большей части ее истории и в конечном итоге эволюционировали, чтобы сформировать более сложные структуры, такие как деревья и животные, включая нас.

Хотя это убедительно, чтобы поверить, что мы могли бы в один прекрасный день обнаружить жизнь во внеземных породах, есть также более непосредственное применение для этого исследования: оценивая нашу собственную планету. Знание условий и истории других миров—таких как Марс и его сдувшаяся атмосфера—также может помочь нам понять Землю. И, когда мы начинаем думать о нашей планете так же, как мы изучаем чужую, мы начинаем допускать временную шкалу, которая находится не в десятилетиях или веках, а в миллиардах лет. Мы начинаем понимать взаимосвязь элементов-атмосферы, океанов и парниковых газов, например,—и насколько важным может быть их баланс. Мы становимся более чувствительными к актуальности проблем сегодня, зная, что даже незначительное изменение атмосферы может означать разницу между эволюцией жизни и потерей жизни, как мы ее знаем.

Грир Стотерс-отмеченный наградами независимый иллюстратор, специализирующийся на палеоарте, расположенном в районе Большого Торонто.

https://thewalrus.ca/what-canadas-rocks-can-tell-us-about-extraterrestrial-life/

Ссылка на основную публикацию