Люди и большинство животных, растений и грибов получают энергию в основном из химических реакций между кислородом и органическими соединениями, такими как сахара. Однако микробы полагаются на более широкий спектр различных реакций для получения энергии; например, реакции между кислородом и водородом помогают бактериям-гидрогенотрофам выживать глубоко в недрах Земли. Предыдущие исследования также позволили предположить, что такие реакции могли дать толчок к развитию первой жизни на Земле.
Давно выяснили, что когда горные породы разрушаются и измельчаются во время землетрясений на Земле, кремний в этих породах может вступать в реакцию с водой, генерируя водород. Ведущий автор исследования Шон Макмагон, геомикробиолог из Йельского университета, и его коллеги решили выяснить, могут ли марсотрясения генерировать достаточно водорода, чтобы поддержать каких-либо микробов, которые вполне могли бы жить на Красной планете.
Ученые исследовали специальные типы пород, которые создаются, когда горные породы смалываются во время землетрясений. Были проанализированы образцы из Шотландии, Канады, Южной Африки, островов Силли у берегов Англии и Внешних Гебрид Шотландии, которые показали, что они удерживают в сотни раз больше захваченного газообразного водорода, чем окружающие породы, которые не были рождены в такого рода помоле.
«Эти результаты весьма интересны и волнуют, поскольку мы вообще не думали, что найдем что-либо подобное», говорит Макмагон.
Ученые говорят, что водород в образцах, которые они проанализировали, был достаточно изобилен, чтобы поддержать развивающиеся гидрогенотрофы на Земле.
«Наши результаты делают вклад в более широкую картину того, как геологические процессы могут поддерживать жизнь микробов в экстремальных условиях», говорит Макмагон. «Мы думали, что на километровых глубинах под землей не так-то много пищи, но за последние несколько десятилетий ученые обнаружили, что у Земли там огромное количество биомассы, может быть до 20% от всей биомассы на планете».
Что касается того, как марсотрясения и вода могли скооперироваться для выработки водорода на Марсе, предыдущие исследования показали, что когда-то на поверхности Марса было полно жидкой воды. Также было подтверждено, что под землей на Красной планете до сих пор могут быть крупные резервы воды, на глубине 5 километров в среднем. Тем не менее на Марсе землетрясения случаются гораздо реже, чем на Земле, поскольку сегодня на Красной планете нет ни вулканизма, ни тектоники плит.
Тем не менее исследователи отмечают, что консервативные модели марсотрясений на основе данных NASA Mars Global Surveyor показывают, что в среднем Красная планета переживает такое событие 2 магнитуды каждые 34 дня и 7 магнитуды — каждые 4500 лет. Следовательно, марсотрясения могут в среднем генерировать порядка 11 тонн водорода в год по всему Марсу, а этого будет достаточно, чтобы спорадически поддерживать очаги микробной активности.
«Этот водород, наверное, мог бы поддерживать небольшие количества биомассы», говорит Макмагон. «Тем не менее это вписывается в разрастающуюся картину биосферы, которую мог бы поддерживать Марс. Если взглянуть на бактерий и других микроорганизмов на Земле, вы обнаружите, что некоторые из них могут оставаться в спящем состоянии невероятно долго, а затем просыпаться и воспроизводиться, после чего снова засыпать на очередные 10 000 лет или около того».
Макмагон отметил, что даже те породы, которым не хватает воды, по-видимому, могут генерировать газообразный водород во время землетрясений. Это говорит о том, что помол пород может высвобождать водород, который обычно химически связан с породами. Однако точный химический процесс еще предстоит выяснить.
В 2018 году миссия InSight начнет измерять сейсмическую активность на Марсе. Наличие актуальных данных о марсотрясениях покажет, насколько правы могут оказаться ученые.