«Кьюриосити» откопал органические молекулы в образцах почвы Марса

В песке с дюн Багнольда исследователи нашли производные бензойной кислоты, ароматической карбоновой кислоты и молекулу, родственную с фосфорной кислотой. Также в образцах нашлись азотсодержащие органические молекулы и несколько еще не идентифицированных органических соединений. Результаты экспериментов со специфическим реагентом MTBSTFA ученые опубликовали в Nature Astronomy. С момента прибытия на Марс в 2012 году, марсоход «Кьюриосити» обработал огромное количество данных о прошлом и современном состоянии планеты в кратере Гейл, образовавшимся на около 3,5 — 3,8 миллиарда лет назад. Место посадки для марсохода выбрали неслучайно — судя по наблюдениям, в кратере когда-то мог быть водоем. На это указывают гора Эолида,, а также глина, появление которой требует присутствия воды. В частности глина заинтересовались ученых, ведь на Земле в ней неплохо сохраняется органика. Именно на ее поиски нацелен «Кьюриосити», который для этого был наделен бортовой химической лабораторией SAM (Sample Analysis at Mars).

Впрочем, найти сохраненное в марсианских породах органическое вещество, которая указывало бы на пригодность Марса для жизни по крайней мере в его прошлом, на поверхности планеты сложно — в течение миллионов лет она подвергалась мощному ионизирующему излучению. Ранее с помощью SAM ученым удалось выделить марсианские хлорированные углеводороды, серосодержащие органические вещества, фрагменты алкильных и ароматических соединений. Но из образцов, которые он получил с помощью бурения ему удалось получить пиролизом при температурах до 850 градусов Цельсия и идентифицировать с помощью масс-спектрометрии с газовой хроматографии на SAM. Впрочем, инструмент также может проводить мокрые химические эксперименты в пробирках с водными растворами, а потому на этот раз ему поручили исследовать пески с дюн Багнольда методом дериватизации.

Дюны Багнольда изучались в течение нескольких месяцев с полным набором инструментов на борту марсохода. С использованием реагентов MTBSTFA-DMF, которых специально разработали для восстановления полярных молекул, таких как карбоновые кислоты и аминокислоты, SAM анализировал собранные на поверхности планеты образцы. Песок с дюн получили и просияли с помощью ковша инструмента CHIMRA (Collection and Handling for In-Situ Martian Rock Analysis).

Скорее всего пески дюн подвергались воздействию ионизирующего излучения, поэтому найти в них много следов органических соединений ученые не рассчитывали. В планах было проверить протокол дериватизации на поверхности Марса, а также изучить молекулы, которые могут быть образованы в результате реакций внутри инструмента.

Одной из основных проблем при интерпретации источников органических веществ, обнаруженных в данных SAM, есть понимание степени влияния органических молекул, производимых в самом приборе, и собственно марсианских. Чтобы идентифицировать органические вещества, полученные масс-спектрометром SAM спектры сравнивали с сотнями тысяч спектров из библиотеки Национального института стандартов и технологий (NIST), а также с данными идентичных лабораторных экспериментов. Так удалось обнаружить бензойную кислоту и аммиак, фосфорную кислоту и фенол, а также несколько азотсодержащих молекул и еще не идентифицированных высокомолекулярных соединений.

По мнению исследователей, нелетучие органические вещества, такие как бензойная кислота или соли бензолкарбоксилата — это возможные продукты окисления метеоритного органического вещества, которые могут накапливаться в верхних слоях поверхности Марса. А обнаружены двенадцать азотсодержащих соединений могут быть продуктами разложения сложных азотсодержащих органических веществ.

Дериватизований фенол постоянно оказывается на хроматограммах SAM, и его содержание, вероятно, коррелирует с содержанием реагента MTBSTFA, что есть в системе обработки SAM. Однако, по словам ученых, нельзя исключить и вклад ароматических углеводородов, которые могли быть в исследуемых марсианских образцах.

Фосфорной кислоты проявляли в простых смесях минералов и органических молекул, найденных на Марсе. И хотя она считается потенциальным биомаркером, ее выявления в простых минеральных смесях предусматривает, что она может образовываться в простых минералах, например, фосфатах.

И хотя пока источник происхождения этих соединений выявить не удалось, работа расширила диапазон соединений, которые можно найти на Марсе, а также побочных продуктов, связанных с реагентом, что позволит улучшить исследовательские протоколы как миссии «Кьюриосити», так и будущих.

За восемь лет работы «Кьюриосити» рассказал о больших марсианских наводнения, озеро кратера Гейл, которое может оказаться цепочкой небольших «луж», а также увидел следы древних дюн серебристые и перламутровые облака после захода Солнца на планете. А самые интересные фотографии, снятые марсоходом мы собрали в статье «Селфи, иллюзии и панорамы».

Перевод материала nauka.ua