Мы — марсиане?

Об авторе Александр Тихонович Базилевский — доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН). Специалист в области геологии планетных и малых тел Солнечной системы. Лауреат Государственной премии СССР и премии Фонда Александра фон Гумбольдта (Германия). Постоянный автор «Природы».

Интересный аспект проблемы астробиологии Марса — предположение, что жизнь сначала зародилась на этой планете и затем была заброшена марсианскими метеоритами на Землю. Эта идея высказывалась некоторыми исследователями, например К. Карром (Ch. Carr, Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA) на Аэрокосмической конференции 2019 г. (Монтана, США). Вероятность зарождения жизни на Красной планете (в смысле наличия на раннем Марсе условий, которые позволяли ей существовать) обсуждается в статье Н. Э. Демидова и М. А. Иванова в этом же номере. Здесь мы рассмотрим аспект возможного переноса жизни на Землю.

Даже в современную эпоху умеренной интенсивности метеоритной бомбардировки на Землю поступает заметное количество марсианских метеоритов, которые выбрасываются из ударных кратеров. Они преодолевают притяжение Марса и падают на Солнце. Часть из них по пути к Солнцу попадает в зону притяжения Земли и, преодолевая сопротивление земной атмосферы, поступает на нашу планету.

Марсианские метеориты выявлены среди сравнительно редкого типа метеоритов — так называемых ахондритов. Они по минеральному составу почти аналогичны земным магматическим горным породам — габбро-диабазам и пироксенитам-перидотитам. Нормальные ахондриты образовались в результате кристаллизации магматических расплавов на крупных астероидах, скорее всего, на Весте [1]. Но, поскольку крупные астероиды — это тела диаметром от сотен километров до немногим более 1000 км, они сравнительно быстро остывали, так что возраст происходящих с них ахондритов не менее 4 млрд лет. Когда же среди ахондритов нашли экземпляры возрастом несколько сотен миллионов лет, возник вопрос, откуда они прибыли. В качестве разумного предположения стали считать, что, наверное, с Марса, который из-за его более крупных размеров должен остывать гораздо медленнее. Затем было обнаружено, что у этих аномальных ахондритов специфический изотопный состав кислорода, заметно отличающийся от такого в породах Земли, Луны и многих метеоритов [2]. И потом, в некоторых аномальных ахондритах, в их трещинно-поровом пространстве, обнаружили газ, по составу аналогичный газу атмосферы Марса. Сейчас в научном сообществе нет сомнений, что подобные метеориты происходят с Марса.

В базе данных Метеоритного общества на 9 декабря 2020 г. находились данные по 287 марсианским метеоритам. Это примерно 0,4% от общего числа всех зарегистрированных метеоритов. Заметная и не всегда понятная их часть (так называемые парные метеориты) представляет собой обломки одного и того же тела, которое разрушилось при проходе через атмосферу Земли. Но даже с этой оговоркой видно, что марсианских метеоритов немало. Большинство из них собрали в специфических областях Антарктики и в пустынях Азии, Африки и Южной Америки.

Метеориты, найденные в Антарктике: а — Yamato Y 000593, масса 13,71 кг, размер 29×22×16 см, из коллекции Национального института полярных исследований (National Institute of Polar Research, Токио, Япония); б — Elephant Morain EETA 79001, масса 7,94 кг, размер 22×17×14 см (Смитсонианский музей естественной истории. Вашингтон, США). Фото с сайта lpi.usra.edu

В Антарктике это области, где течение ледяной шапки к окружающему океану останавливается горными массивами. Поступающий с юга лед с накопившимися в нем метеоритами в месте остановки сублимирует, и метеориты выступают на поверхности.

Метеориты из Антарктики: а — Allan Hills ALH 84001, масса 1931 г., размер 17×9,5×6,5 см; б — электронно-микроскопический снимок карбонатного прожилка в этом метеорите. Поперечник видимых на снимке сферул около 100 нм. Образование, похожее на червяка, некоторые ученые считали возможным остатком древней микробной жизни Марса [3]. Фото К. Аллена (C. Allen. Johnson Space Center, NASA, США). Фото с сайта lpi.usra.edu

В пустынях лучшими районами для поиска метеоритов служат каменистые пустыни. Наиболее удобны те, в которых на поверхность выходят светлые горные породы, например известняки. В их окружении метеориты с темной и даже черной поверхностью видны издалека. Их поиск нередко проводится на автомобиле. В последние годы местные жители стали сами собирать метеориты и их продавать. На фотографиях показаны марсианские метеориты, найденные в различных пустынях.

Метеорит на сложенном известняками пустынном плато на северо-западе Ливии. Фото с сайта meteorite-recon.com

Как сказано выше, марсианские метеориты — это обломки магматических пород основного и ультраосновного состава. В упомянутой статье Демидова и Иванова показано, что постройки, а значит, и продукты базальтового вулканизма на Красной планете распространены довольно широко. На Марсе есть и другие типы пород, прежде всего ударные брекчии и осадочные породы. Но из-за невысокой механической прочности они, по-видимому, не выдерживают высокоскоростного выброса (чтобы улететь из зоны притяжения Марса, тело должно приобрести скорость > 5 км/с) и разрушаются уже в самом начале. А еще будущим метеоритам — обломкам пород с Марса — надо выдержать высокоскоростной вход в атмосферу Земли.

Метеориты, найденные в пустынях: а — NWA 13581 (Алжир), масса 6,3 кг, поперечник 15 см; б — DAG 489 (Ливия), масса 2,15 кг. Фото У. Ксю (Weibia Xsu; а), М. Чиннелато (Matteo Chinnelato; б). Фото с сайта lpi.usra.edu

Понятно, чтобы организмы (микроорганизмы) с Марса могли перенести перелет на Землю, они должны быть изолированы от губительных для жизни факторов межпланетной среды, т.е. находиться внутри достаточно крупных тел. Массы 287 зарегистрированных марсианских метеоритов невелики: от 11 г до 18 кг. Из них с массами 1–2 кг — 17 образцов, 2–4 кг — 13, 4–8 кг — девять, 8–16 кг — пять, >16 кг — только один. Таким образом, с массой >1 кг на Земле зарегистрировано всего 45 метеоритов. Но это массы тел, достигших поверхности Земли. А для проблемы сохранения организмов при перелете с Марса на Землю важно понимать доатмосферные габариты метеоритов. В работе О. Югстера с коллегами по измерениям изотопного состава неона и криптона (который зависит от времени облучения метеорита космическими лучами при его нахождении в открытом космосе) для семи марсианских метеоритов были определены минимальные радиусы, лежащие в пределах 22–27 см, что соответствует массам от 150 до 270 кг [4]. Для этих же метеоритов было рассчитано время их нахождения в открытом космосе: от 1,2 до 10,8 млн лет.

Метеориты, найденные в пустынях: а — Dar al Gani DAG 1037 (Ливия), общая масса метеорита 4 кг; б — NWA 6963 (юг Марокко), общая масса метеорита 8 кг

Трудно себе представить, чтобы какие-то микроорганизмы могли сохранить жизнеспособность в течение столь больших промежутков времени. Но, как показывают расчеты [5, 6], разброс в значениях времени нахождения марсианского метеорита в открытом космосе очень велик, и с вероятностью 10⁻⁷ возможны почти прямые перелеты Марс — Земля с пребыванием в космосе всего несколько земных лет. Эта очень низкая вероятность, тем не менее она могла и, по-видимому, должна была реализоваться. Сейчас, по некоторым оценкам, на Землю каждый месяц поступает один марсианский метеорит [6]. Но в период интенсивной метеоритной бомбардировки 4,5–3,9 млрд лет назад, когда темпы ее были на 3–4 порядка выше, чем в современную эпоху [7, 8], такие экспресс-перелеты могли и даже должны были случаться.

Так что, дорогие читатели, а может быть, мы с вами марсиане?

Еще не зарегистрированный метеорит (парный марокканскому NWA 12564), масса 1,51 кг, длина 16,5 см: а — общий вид, б — шлиф, бурые зерна — пироксен, светлые — ударно-метаморфизованный плагиоклаз (маскеленит). Фото с сайта museum-21.ru

Автор благодарит за помощь в работе Кристофера Карра (Christopher Carr, Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA) и коллег по ГЕОХИ РАН — А. М. Абдрахимова, М. А. Иванову и А. В. Корочанцева.

Литература
1. Russell C. T., Raymond C. A., Coradini A. et al. Dawn at Vesta: Testing the Protoplanetary Paradigm // Science. 2012; 336(6082): 684–686.
2. Clayton R. N. Oxygen Isotopes in Meteorites // Treatise in Geochemistry. V. 1. Meteorites, Comets and Planets. A. M. Davis (ed.). 2005; 129–142.
3. McKay D. S., Everett K. Gibson Jr. et al. Search for past life on Mars possible relic biogenic activity in Martian meteorite ALH84001 // Science. 1996; 273: 924–930.
4. Eugster O., Busemann H., Lorenzetti S. The pre-atmospheric size of Martian meteorites // Lunar and Planetary Science. XXXIII. 2002; 10.
5. Gladman B., Burns J. A. Mars meteorite transfer: Simulation // Science. 1996; 274: 161–162.
6. Gladman B. Destination: Earth. Martian meteorite delivery // Icarus. 1997; 130: 22.
7. Neukum G. Meteoriten bombardement und Datierung planetarer Oberflachen. Habilitation Thesis for Faculty Membership. Munich, 1983. (English translation, 1984: Meteorite bombardment and dating of planetary surfaces).
8. Neukum G., Ivanov B., Hartmann W. K. Cratering records in the inner solar system in relation to the lunar reference system // Space Sci. Rev. 2001; 96: 55–86.