В 1969 году австралийская глубинка приняла незваного гостя — углистый хондрит Мурчисон, рассыпавшийся на сотни фрагментов. С тех пор он стал для учёных чем-то вроде капсулы времени: в его тёмной матрице законсервировались органические молекулы, которым миллиарды лет. И вот, спустя почти шесть десятилетий, тот же метеорит помогает откалибровать прибор, который отправится на Марс искать следы древней жизни — но не так, как вы могли бы подумать.

Речь о Mars Organic Molecule Analyzer, или MOMA, — ключевом инструменте европейского ровера «Розалинд Франклин». Марсоход, чей запуск в рамках миссии ExoMars намечен на 2030 год, прочешет богатый глинами регион Oxia Planum близ экватора. Учёные полагают, что миллиарды лет назад там текла вода, а значит, могли существовать условия для микробной жизни. Но как отличить органику, рождённую живыми клетками, от той, что собралась сама собой в безжизненном бульоне химических реакций? Ответ, возможно, кроется в хиральности — и в неожиданном поведении двух углеводородов из метеорита Мурчисон.

Левые и правые: зеркала, которые выдадут марсиан

Хиральность — свойство молекул существовать в двух зеркальных формах, как левая и правая рука. На Земле почти все биологические молекулы строго «одноруки»: аминокислоты в белках — левые, сахара́ в ДНК — правые. Эта асимметрия — следствие того, как живые системы строят себя, и учёные ожидают, что любая внеземная жизнь будет следовать тому же принципу. Абиотические же процессы, как правило, порождают равную смесь обеих форм — рацемат.

Именно на этом контрасте и построена стратегия MOMA. Прибор, созданный под руководством Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка в Гёттингене, объединяет газовый хроматограф, масс-спектрометр, миниатюрные печи и лазер. Образец марсианского грунта нагревают, летучие вещества разделяют в капиллярных трубках со специальным покрытием — и вот тут-то зеркальные изомеры, по-разному взаимодействуя с покрытием, движутся с разной скоростью. MOMA ловит эту разницу и выдаёт вердикт: есть ли в пробе хиральный дисбаланс.

Пристан и фитан: мишени, которые трудно поймать

Главными «подозреваемыми» в новом исследовании стали два стабильных углеводорода — пристан (C₁₉H₄₀) и фитан (C₂₀H₄₂). На Земле оба производятся живыми организмами и в изобилии встречаются в нефти. «Если на Марсе когда-то существовала жизнь, то такие молекулы, как пристан и фитан, — важные биосигнатуры, которые могли сохраниться до наших дней», — объясняет Гийом Лезеньёр из MPS, ведущий автор работы, опубликованной в Earth and Planetary Science Letters.

Проблема в том, что разделить хиральные формы этих конкретных углеводородов чертовски сложно: они крайне устойчивы к химическим реакциям. Команда из Института Макса Планка, Гёттингенского университета и Университета Лазурного Берега в Ницце впервые справилась с этой задачей, используя точные копии капиллярных трубок MOMA. «Хиральное разделение пристана и фитана требует высокой чувствительности и точности измерений — и мы показали, что MOMA на это способна», — добавляет соавтор Фатма Есиль Сахан из MPS.

Грязный секрет Мурчисона: когда земной воздух переписывает космическую летопись

Для проверки метода учёные взяли фрагменты того самого метеорита Мурчисон. Как и многие углистые хондриты, он богат органикой, но часть этих молекул — явно не космического происхождения, а результат загрязнения уже на Земле. Исследователи ожидали, что пристан и фитан как раз попадут в категорию «земных добавок» — ведь эти соединения типичны для биомассы. Однако измерения преподнесли сюрприз: все хиральные формы обоих углеводородов присутствовали в образце в равных долях — то есть в виде рацемата. Для молекул, предположительно пришедших из живых организмов, это нонсенс.

Разгадка, по мнению авторов, лежит в том, как именно метеорит загрязнился. Скорее всего, падая сквозь земную атмосферу, он вступил в контакт с аэрозолями от сжигания ископаемого топлива. Эта гипотеза подтвердилась при сравнении с пристаном и фитаном из горючих сланцев — осадочных пород, где нефть вызревает миллионы лет под давлением и при высоких температурах. «В таких условиях исходный хиральный дисбаланс стирается», — поясняет соавтор Мануэль Райнхардт из Гёттингенского университета. Получается, метеорит Мурчисон, сам того не желая, задокументировал не только древнюю космохимию, но и современное индустриальное загрязнение планеты.

От калибровки к новым вопросам

Для команды MOMA этот эксперимент — не просто успешная проверка прибора перед марсианской миссией. Результаты заставляют по-новому взглянуть на происхождение органики в метеоритах и на то, как растущее нефтяное загрязнение атмосферы Земли может влиять на эти космические архивы. Если даже такой стойкий свидетель, как Мурчисон, несёт на себе химический отпечаток нашей цивилизации, то насколько чистоту других находок мы принимаем как должное?

Кстати, мы уже рассказывали, что в том же метеорите Мурчисон ранее обнаружили нуклеобазы урацил и ксантин с явно внеземным изотопным составом — прямое доказательство, что фрагменты генетического кода могут прибывать из космоса. А в другой истории — метеорит пробил крышу, но дождь не успел смыть древнюю органику — мы описывали, как собранный почти стерильно углистый хондрит сохранил аминокислоты, не встречающиеся на Земле. Нынешняя работа добавляет к этим сюжетам важный нюанс: даже идеально сохранённый метеорит может нести невидимую печать земного воздуха, и эту печать нужно уметь читать.

Что дальше: Oxia Planum ждёт

Пока марсоход «Розалинд Франклин» готовится к путешествию, его научная начинка проходит последние испытания на Земле. Способность MOMA вылавливать хиральный дисбаланс у таких упрямых молекул, как пристан и фитан, — серьёзная заявка. Если на дне высохших марсианских водоёмов действительно сохранились следы древних микробов, прибор сможет опознать их по асимметрии, которую не спутаешь с игрой неживой химии.

Но даже если MOMA не найдёт на Марсе искомого дисбаланса, его работа не будет напрасной. Каждый отрицательный результат — тоже данные: они очерчивают границы возможного, заставляют пересматривать модели и, как в случае с Мурчисоном, порой вскрывают неожиданные земные факторы, о которых мы раньше не задумывались. А там, глядишь, и вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, перестанет быть чисто философским.