Поиски жизни в Солнечной системе - Н Хоровиц

Метод ГХМС отличался чрезвычайно высокой чувстви тельностью при анализе органических соединений. Он по зволял определить присутствие нескольких молекул вещест ва. содержащего больше двух атомов углерода, среди милли арда других молекул или несколько частей на миллион - в случае соединений, содержащих не более двух атомов угле рода в молекуле. Это в 100-1000 раз меньше той концентра ции органических молекул, которая встречается в почвах пустынь на Земле. В каждом районе посадки анализ содержа ния органических веществ проводился с двумя образцами грунта, в том числе исследовалась проба, взятая из-под камня на Равнине Утопия. Результаты всегда были отрица тельными. Удалось зарегистрировать лишь следы чистых органических растворителей, оставшихся от промывки само го прибора. (Обнаружение и идентификация этих загрязне ний доказали, что прибор работал нормально.) Кроме этого были найдены диоксид углерода и пары воды, образовав шиеся при распаде минералов марсианского грунта в резуль тате нагревания ГХМС. Дополнительные подробности этих исследований можно найти в статье, опубликованной груп пой молекулярного анализа [1].

Среди всех результатов биологических экспериментов по программе "Викинг" отсутствие органического вещества в

грунте Марса, зарегистрированное при столь высокой чувст вительности прибора (несколько частей на миллиард), имеет наибольшее значение. Уже после первой серии явно отрица тельных результатов ГХМС, полученных с места посадки на Равнине Хриса, стало очевидно, что если и следующие анализы дадут такие же результаты, то убедительное до казательство наличия жизни в грунте планеты станет не возможным-независимо от исхода других экспериментов. Однако другие биологические эксперименты лишь подтвер дили данные ГХМС.

Микробиологические эксперименты

Еще на самых ранних этапах исследований ныне по койный Альберт Тайлер, известный биолог из Калифорний ского технологического института, заявил, что хороший биологический эксперимент по обнаружению жизни на Мар се должен включать мышеловку и фотокамеру. Однако в середине 60-х годов мысль о том, что на Марсе возможны высшие формы жизни, была полностью отвергнута. Соглас но общему мнению, самое большее, на что здесь можно рассчитывать,-это наличие микроорганизмов. Даже те уче ные, которые отстаивали теоретическую возможность су ществования на Марсе высших форм жизни, признавали, что вероятность ее обнаружения предельно возрастает, если сосредоточить основное внимание на поиске микроорганиз мов в грунте. Нельзя представить себе планету, населенную высшими формами жизни, где не было бы микроорганизмов, но легко вообразить обратное: планету, на которой микро организмы являются единственной формой жизни. Инопла нетный корабль, прибывший на Землю с целью выяснить, обитаема ли она, поступил бы правильно, исследовав ее почву. Почва-богатая биологическая среда, населенная бактериями, дрожжами и плесневыми грибками. Эти орга низмы многочисленны и, обладая высокой устойчивостью, лучше других выживают в экстремальных условиях, так что вряд ли где на Земле можно найти хотя бы небольшой образец почвы, не содержащий микроорганизмов.

По этим соображениям на обоих спускаемых аппаратах "Викингов" было установлено по три прибора для обнаруже ния метаболической активности почвенных микроорганиз мов. Во всех этих экспериментах изучалось воздействие небольших проб грунта, взятого с поверхности Марса, на различные вещества. Для выяснения природы-биологи

ческой или небиологической - реакций использовалось тепло. поскольку, как известно, реакции, устойчивые к сильному нагреванию, скорее всего, являются небиологическими, тог да как реакции, чувствительные к умеренному теплу, могут быть как биологическими, так и небиологическими по своему характеру.

Два эксперимента строились настолько с учетом условий жизни на Земле, что их просто невозможно было провести в подлинно марсианских условиях. В обоих экспериментах использовались водные растворы органических соединений, в которых должны были инкубироваться образцы марсиан ского грунта. Поскольку жидкая вода не может существовать на Марсе, растворы вместе с образцами грунта (во избежа ние их замерзания или кипения) следовало инкубировать при температурах и давлениях, значительно превышающих мар сианские. Такие эксперименты в большей степени соответст вуют представлениям о Марсе Ловелла или, во всяком случае, взглядам, господствовавшим до полета "Марине ра-4", а не современным сведениям об этой планете. Это вызвало серьезные сомнения в разумности включения на званных экспериментов в научную программу проекта "Ви кинг". Тем не менее их все-таки оставили, хотя третий эксперимент (с использованием жидкой воды), первоначаль но также утвержденный, был исключен при комплектовании бортового оборудования для научных исследований. Со вершенно неожиданно результаты двух экспериментов с увлажнением образцов внесли впоследствии очень важный вклад в наши представления о Марсе.

Эксперимент по газообмену (ГО). Первоначальный план этого эксперимента по замыслу его создателя Вэнса Оямы состоял в том, чтобы смешать образец марсианского грунта с питательным раствором в герметически закрытой камере при температуре около 10 С. При этом камеру следовало продувать находящейся под давлением смесью газов (гелия, криптона и углекислого газа), контролируя через определен ные промежутки времени изменения в составе газовой смеси. Предполагалось, что наличие в почве микроорганизмов при ведет к образованию и последующему исчезновению раз личных газов, возникающих в процессе метаболизма,-имен но такой результат наблюдается при исследовании земных почв. Для идентификации и измерения концентрации этих газов был разработан специальный газовый хроматограф.

Набор химических веществ в питательном водном раст воре, включавший витамины, аминокислоты, пурины и пи

римидины, органические кислоты и неорганические соли, в значительной степени был ориентирован на биохимию земных организмов. После обсуждения научной программы "Викинг" биологической группой, состоявшей из авторов трех экспериментов и еще трех членов, дополнительно назна ченных НАСА*, в методику проведения эксперимента по газообмену было внесено небольшое, но принципиальное изменение Суть его заключалась в следующем: перед сма чиванием образец грунта следовало поместить в гермети чески закрытую камеру с небольшим объемом питательного раствора, который был отделен от образца, но мог на^ сыщать камеру парами воды. Таким образом марсианский грунт подвергали воздействию паров воды под давлением, которое по-видимому, существовало на Марсе много мил лионов лет назад. Анализ газовой смеси должен был произ водиться в условиях этого "типа увлажнения", прежде чем грунт вступит в контакт непосредственно с раствором.

Введение этого дополнительного цикла измерении в про грамме ГО дало удивительный результат. При инкубации с парами воды из грунта выделились четыре газа: азот. аргон. углекислый газ и кислород. Первые три присутствовали в относительно небольших количествах, так что их появление можно было объяснить вытеснением газов, абсорбирован ных в пробах грунта парами воды. Однако повышение давления кислорода нельзя было объяснить простои де сорбцией. Например, в первом же эксперименте (на Равнине Хриса) менее чем через два сола (марсианские сутки) после увлажнения камеры давление кислорода увеличилось почти в 200 раз Как указывали Ояма и Вердал [14], столь резкое изменение давления означает, что газообразный кислород выделяется в результате химическоэй реакции между парами воды и каким-то веществом, содержащимся в грунте. Таким веществом вполне могли быть богатые кислородом оксиды, супероксиды и озониды. Эти соединения имеют общую формулу М^О,, МО^ и МОз соответственно, где М означает водород либо металл. В присутствии воды все они быстро разлагаются с выделением килорода. Наличие таких сильных окислителей в поверхностном слое грунта Марса, вероятно, объясняет не только выделение кислорода, но и отсутствие органического вещества в грунте. Ранее предполагалось, что эти вещества могут существовать на Марсе и их количество

* В группу входили Гарольд П. Клейн, Джошуа Ледерберг, Джилберт В. Левайн, Вэнс Ояма, Александр Рич и автор.

там значительно больше, чем это показали исследования "Викингов".

После семи солов увлажнения парами воды первая проба марсианского грунта смачивалась путем введения в камеру большего количества водного питательного раствора. Те

перь эксперимент по газообмену проходил в том виде, как быд задуман первоначально. Влажный грунт инкубировали в течение 196 солов (6,7 месяца); как полагали исследователи, марсианские организмы должны были обнаружить свое при сутствие, выделяя или поглощая газы. Ничего подобного не произошло. Единственным значительным изменением, ко торое удалось зарегистрировать за эти месяцы, была убыль кислорода; это объяснялось тем, что он вступал в реакцию с аскорбиновой кислотой (витамином С) питательного раствора.