Астрофізик NASA розповів про пошук життя на Марсі

Дейв Дес Марайс, провідний астрофізик NASA, розповів про свій шлях у науці та участь у пошуках життя на Марсі під час інтерв'ю, проведеного 13 січня 2025 року. Народжений у Річмонді, штат Вірджинія, у 1948 році, він став наймолодшим із чотирьох дітей у родині інженера-будівельника компанії DuPont.

Інтерес до природничих наук у Дес Марайса виник ще в дитинстві завдяки участі в скаутському русі та впливу видатних учителів хімії та фізики в середній школі. Навчаючись в Університеті Пердью в Індіані, він захопився періодичною таблицею елементів та аналітичною хімією. Важливим моментом стала зустріч із студентом, який досліджував печери як член Клубу активного відпочинку Пердью. Це знайомство привело до захоплення геологією та геохімією.

У 1970 році Дес Марайс вступив до Університету Індіани, керуючись трьома факторами: сильними програмами з геології та геохімії, бажанням залишитися поблизу майбутньої дружини Ширлі та можливістю продовжити дослідження печер. Він приєднався до Фонду дослідження печер, який займається картографуванням печер та підтримкою досліджень у національних парках, зокрема в Мамонтовій печері в Кентуккі — найдовшій печері світу з 250 милями нанесених на карту проходів.

Зв'язок із NASA почався, коли доктор Джон Хейс став його науковим керівником з геохімії. Хейс працював над органічними сполуками в метеоритах та брав участь у місії «Вікінг» як член дослідницької групи Клауса Бімана з MIT, яка створила мас-спектрометр для марсіанської місії. Дес Марайс відвідував курс Хейса з мас-спектрометрії, і його курсова робота справила на професора позитивне враження.

Згодом він обрав темою дисертації аналіз місячних зразків, зосереджуючись на вуглеці та інших елементах, пов'язаних із життям. У 1972 році він вперше представив свою роботу на третій Місячній науковій конференції, де познайомився з Шервудом Чангом, тодішнім керівником відділу екзобіології Ames. Чанг також досліджував вуглець та інші елементи в місячних зразках, що стало основою для подальшої співпраці.

Після захисту дисертації Дес Марайс проходив постдокторантуру в UCLA під керівництвом доктора Ісаака Каплана, чия група з біогеохімії також аналізувала місячні зразки. Він продовжував розробляти методи ізотопного аналізу вуглецю для дуже малих зразків. Співвідношення вуглецю-13 до вуглецю-12 у молекулах може надати підказки про те, як вони утворилися. Ізотопні вимірювання також допомагають ідентифікувати забруднення в метеоритах та інших позаземних зразках.

Шервуд Чанг хотів створити лабораторію ізотопної геохімії в відділі екзобіології Ames, що призвело до найму Дес Марайса в 1976 році. Основна аналітична мета полягала в розшифруванні повної історії позаземного зразка, починаючи з розуміння вмісту об'єкта під час його формування мільярди років тому. Головною проблемою було забруднення після прибуття метеорита на Землю, оскільки життя стало настільки поширеним, що його хімічні «відбитки пальців» присутні практично на всьому.

Протягом кар'єри Дес Марайс мав унікальну можливість досліджувати біогеохімію вуглецю в широкому спектрі процесів та середовищ, які підтримують нашу біосферу. Він вивчав ізотопну геохімію вуглецю та азоту в місячних зразках, метеоритах та океанічних базальтах. Молекулярні ізотопні вимірювання вуглеводнів у вуглецевих хондритах підтвердили їх позаземне походження та надали підказки про їх синтез.

Дес Марайс брав участь у Дослідницькій групі з докембрійської палеобіології в UCLA під керівництвом доктора Дж. В. Шопфа. Вони документували ізотопні докази вуглецю для довгострокової еволюції та оксигенації раннього середовища Землі. Пізніше він координував довгостроковий проект з вивчення біогеохімії морських бентосних мікробних спільнот як сучасних аналогів найдавніших відомих екосистем Землі віком понад 3 мільярди років.

Ці дослідження характеризували величезне мікробне різноманіття, високоефективне використання сонячного світла, циркуляцію життєво важливих елементів та механізми фосилізації в осадових породах. Цей досвід допоміг йому очолити розробку Дорожніх карт астробіології NASA у 2003 та 2008 роках та керувати командою Інституту астробіології NASA в Ames з 1998 по 2014 рік.

Щодо обґрунтування фінансування досліджень, Дес Марайс зазначає, що дослідницькі програми NASA унікально позиціоновані для дослідження та порівняння кількох планет, включаючи Землю. Усе життя критично залежить від взаємодії між організмами та геологічними процесами і кліматом їх планети-господаря. Такі дослідження важливі для розуміння майбутнього життя на Землі та керують пошуком доказів життя в інших місцях.

Громадськість зацікавлена в будь-якому житті на Марсі. Пошук доказів минулого або теперішнього життя там вимагає екологічних досліджень та аналізів для визначення найперспективніших місць. Місія «Вікінг» показала, що принаймні 70% поверхні Марса явно непридатні для пошуку доказів життя, але решта 30% все ще становлять багато території. Площа поверхні Марса дорівнює площі всіх континентів на Землі.

Більшість досліджень Дес Марайса стосувалася оцінки придатності для життя, а саме оцінки ресурсів, які середовище повинно забезпечувати для підтримки життя. Марсоходи тепер відвідали місця, які, як вони переконані, могли підтримувати життя близько трьох або більше мільярдів років тому. Наступні питання: чи вижили якісь скам'янілості і чи можемо ми фактично доставити правильні зразки назад на Землю для підтвердження будь-яких знахідок.

Також постає питання, чи може людська місія підтримувати себе там. Знову ж таки, потрібно шукати ресурси, які можуть підтримувати життя сьогодні. Геохімічні аналізи є ключовим аспектом цього пошуку. Якщо є будь-який майбутній інтерес до Марса, пов'язаний з астробіологією або людськими місіями, потрібно оцінити минулу придатність для життя та теперішні ресурси для підтримки життя потенційних місць посадки.

Дес Марайс погоджується, що роботизоване дослідження набагато практичніше, але країна хоче астронавтів, саме там є підтримка громадськості. Навіть якщо буде людська місія на Марс, астронавти будуть на станції, а роботи будуть виїжджати в усіх напрямках. Тому роботи будуть з нами в багатьох відношеннях у майбутньому.

Молодим людям, які хочуть стати дослідниками NASA, він радить займатися різноманітним досвідом. Не знаєш, що стимулюватиме та мотивуватиме, поки не спробуєш. Коли знайдеш щось конкретне, як астробіологія, подавайся до установ, які займаються цим. Спробуй потрапити в лабораторію та отримати досвід бакалаврських досліджень.