Dr.Hannibal

Почти 50 лет назад марсианские посадочные аппараты «Викинг» впервые провели эксперимент по поиску внеземной жизни — и, возможно, нашли её! Однако сенсационные результаты вызвали волну скепсиса, а сами данные на десятилетия оказались в тени. Эта статья — попытка разобраться, что же произошло на самом деле. Что если первая встреча с внеземной жизнью уже состоялась — и мы просто не готовы были её признать?

В июле 1976 года на Марс приземлились два американских аппарата — "Викинг-1" и "Викинг-2". Эти миссии не были первыми попытками достичь поверхности Марса: ещё в 1971 году советский аппарат "Марс-3" осуществил первую мягкую посадку, но прекратил передачу данных спустя 14 секунд. В отличие от него, "Викинги" стали первыми, кто успешно передал научные данные и цветные фотографии с поверхности Марса, аппараты вместе с орбитальными модулями предоставили около 500 мегабайт научных данных, что для 1970х было совершенно немыслимый объем информации. Следующие 21 год вплоть до посадки Mars Pathfinder в 1997 году, это были все данные о поверхности марса, которыми располагало человечество.

"Викинг-1" совершил посадку 20 июля в районе Chryse Planitia (Равнина Хриса) — это плоская, пыльная равнина в субэкваториальной зоне, расположенная недалеко от устьев древних долин, предположительно сформированных потоками воды.

"Викинг-2" сел 3 сентября значительно севернее — в районе Utopia Planitia (Равнина Утопия), расположенной в самой крупной ударной котловине Марса. Это была также ровная, но более каменистая местность с признаками древней геологической и, возможно, климатической активности.

Интересно, что расстояние между двумя местами посадки составляло около 6 460 километров, что позволило исследовать два геологически и климатически разных региона Красной планеты.

Однако этот рассказ не столько об аппаратах и их уникальной миссии по изучению Марса, сколько об одном из самых спорных и поразительных научных экспериментов в истории космических исследований эксперименте по обнаружению внеземной жизни, проведённом на борту посадочных модулей "Викинг-1" и "Викинг-2". И его результатов и интерпретации.

🧪 Как искали жизнь в 1976 году
Достаточно непростой задачей было постановка самого эксперимента: как убедительно обнаружить или опровергнуть наличие внеземной жизни, если мы до сих пор не пришли к единому определению, что такое жизнь? Что считать живым, а что просто результатом химических процессов?

Жизнь как метаболический процесс? Поглощение и расщепление органических элементов с выделением энергии и продуктов обмена веществ? Но ведь химические реакции тоже могут расщеплять вещества с выделением энергии. Мы не считаем горение жизнью, хотя по формальному признаку оно полностью укладывается в это определение. А вот, скажем, вирусы - напротив, не имеют собственного метаболизма, но всё же считаются формой жизни или, по крайней мере, её пограничным проявлением.

Если бы мы попытались поставить такой эсперимент сегодня, то возможно, искали ДНК или РНК и поискали бы знакомые биомаркеры жизни. Но в начале 1970-х биотехнологии были радикально ограничены по сравнению с современными возможностями. Секвенирование ДНК только-только начинало развиваться, первая методика Сэнгера появилась в 1977 году, уже после запуска "Викингов", а технология полимеразной цепной реакции ПЦР и вовсе была открыта в 1983 году. И даже если бы тогда существовали молекулярные методы, они вряд ли уместились бы в жесткие рамки массы, объёма и энергопотребления посадочного модуля. Даже микроскоп не подходил по габаритам и ограничениям и передачи данных, к тому же не было уверенности в размерах Марсианской жизни она могла быть значительно меньше земных бактерий невидимой в световой микроскоп.

Пакет эксприментов по обнаружению жизни на Марсе.

Над экспериментами работали три комманды из университетов: Джонса Хопкинса (Гилберт Левин и Патрисия Страас), Рочестерский Университет (Вольф Вишняк) и MIT (Клаус Биман).

⚛️Labeled release (LR) - эксперимент с помеченной культурой

В итоге, в условиях ограничений миссии, эксперимент по поиску жизни, разработанный Гилбертом Левином и Патрисией Страас, был построен на универсальном принципе выявлении признаков метаболизма, который не зависит от конкретной биохимии. Эксперимент, основанный на введении питательной среды, содержащей набор радиоактивно помеченых органических соединений, и последующем измерении выделенного радиоактивного газа как возможного признака биологической активности.

Питательная среда для марсианской жизни
Стерильная питательная среда состояла из семи простых органических веществ, каждое из которых было помечено изотопом ¹⁴C (обладало слабой радиактивностью). В состав среды входили: глюкоза, молочная кислота, глицин, формат, глицерин, серин и аланин. Все они были растворены в буферном растворе с pH около 6.5–7.0, что соответствовало нейтральной среде, благоприятной для большинства земных микроорганизмов.

Если максимально упростить объяснение радиактивных меток
Представте, что вы даёте некоему животному еду, и каждый кусочек этой еды светится особым образом (обладает радиокативностью). Пока радиоактивный углерод остаётся в составе "еды", датчики его не фиксируют. Как только он перерабатывается кем-то в газ - начинают фиксировать. Если животное начнёт её есть и переваривать — оно начнёт выдыхать газ, оксид углерода, который тоже будет светится так как будет включать в себя помеченные молекулы углерода которые животное съело. Так можно увидеть: кто-то живой в камере был и ел эту еду.

Учитывая возможность, что марсианская жизнь может обладать иной хиральностью, чем земная (на Земле живые организмы используют L-аминокислоты и D-сахара), разработчики эксперимента включили в состав среды оба типа изомеров (D-аминокислоты и L-сахара), чтобы охватить максимально возможный спектр потенциальных форм метаболизма.

Была идея создать несколько экспериментов, в которых питательная среда содержала бы только изомеры определённого типа — тогда можно было бы определить, какой тип изомеров предпочитает марсианская жизнь. Но поскольку у команды не было уверенности, что жизнь на Марсе существует в принципе, а также из-за ограничений по массе и ресурсам, от экспериментов с раздельной хиральностью отказались.

Питательная среда объёмом около 0.115 мл помещалась в герметичную ампулу, где она смешивалась с примерно 500 мг марсианского грунта, доставленного в биологическую камеру посадочного модуля. Давление внутри камеры устанавливалось на уровне 1 атмосферы газовый состав этой атмосферы повторял композицию газов атмосферы Марса, высокое (с точки зрения Марса) давление было вынужденным шагом ,чтобы предотвратить закипание воды. В эксперименте не использовалось освещение, исключая фотосинтетические формы жизни.

Labeled Release - обнаружение радиактивного газа
Суть метода заключалась в том, что, если в марсианском грунте присутствуют живые организмы, они будут метаболизировать внесённые питательные вещества, в процессе чего будет выделяться радиоактивный газ углекислый газ или метан. Его концентрация измерялась с высокой чувствительностью счётчиком радиации. Чем выше была бы метаболическая активность, тем больше радиоактивного газа накапливалось бы в камере. Радиоактивность питательной среды была достаточной для обнаружения, но безопасной для земных бактерий.
В качестве контрольного эксперимента так же использовался марсианский грунт, но стерилизованный нагреванием в печи до 160 градусов в течении 3 часов.

Экспериментальные ячейки
Каждая ячейка называемая "циклом" была одноразовой на каждом из посадочных модулей их было 9. Все ячейки LR эксперимента были использованы на Викинге-1, на Викинге-2 одна из LR ячеек успешно не запустилась и после 7 циклов, на аппарате возникли перебои с питанием биологического пакета и эксперименты по обнаружению жизни были прекращены.

Изначальные результаты на Викинге-1 за первые 140 часов показали типичную логарифмическую кривую роста бактерий, которую я видел много раз в моих биологических экспериментах. Идентичные результаты были получены и в LR-эксперименте Викинга-2 на другой стороне Марса. Опять же результат типичный для Земли, где в самых экстремальных условиях — эксперимент показывал схожий график бактериального роста.

Скорость удвоения клеток в культуре
По этому графику можно подсчитать скорость удвоения клеток в культуре (TD) — порядка 20 часов. То есть каждые 20 часов количество бактерий в культуре будет удваиваться. Это значительно медленнее большинства земных бактерий. Кишечная палочка E. coli имеет скорость удвоения около 20 минут, но, например, арктическая бактерия Colwellia psychrerythraea, которая живёт при температуре около 0 градусов в вечной мерзлоте, имеет скорость удвоения 24–48 часов.

Эти результаты не могли быть объяснены химической процессами, они как правило не формируют логарифмических кривых, более того, стерилизованный грунт никакой активности не показал.

⚠️ Загадка второй инъекции

Странности с экспериментом начались после так называемой "2nd injection" повторного введения питательной среды. Согласно изначальной логике, если в грунте действительно присутствовала жизнь, то введение дополнительного количества питательных веществ должно было привести к ещё большей метаболической активности, как это наблюдается у земных бактерий, что проявляется увеличением количества радиактивного газа в ячейке.

Однако на Марсе всё пошло иначе. Сразу после повторной инъекции уровень радиоактивного газа в камере резко снизился, а затем активность практически полностью прекратилась. Этот эффект оказался неожиданным и противоречил ожидаемой модели поведения живых систем. Причем данный результат наблюдался во всех экспериментах с повторным введением пиатательной среды.

Возможно, питательные вещества были добавлены слишком поздно, и бактериальная культура за восемь дней успела истощить ресурс среды и погибла. Эксперимент не фиксирует наличие или отсутствие живых клеток — он лишь измеряет уровень радиоактивного газа. Поэтому вполне возможно, что культура погибла ещё до введения новой порции питательной среды, когда кривая выделения газа достигла плато.

Мы нашли марсианскую жизнь — и, возможно, убили её водой.
Вторая инъекция могла также содержать слишком высокую концентрацию активных веществ и нарушить слабый биоценоз сформировался в ячейке. Возможно, марсианские организмы извлекают воду из химических соединений, например, солей как это делают некоторые земные бактерии в засушливых районах и дополнительный объём воды оказался для них губителен. Подобное поведение наблюдается и на Земле, например, в почвах пустыни Атакама, населённых экстремальной микрофлорой и выпадение осадков вызывает гибель до 80% почвенной микрофлоры.

Воспроизведение результатов эксперимента «Викинга-1/2» с повторной инъекцией питательной среды было выполнено с использованием щелочной почвы с pH 7.8 из пустыни Юнгай. В этом случае наблюдалось резкое падение уровня CO₂ в камере (красная кривая). Интересно, что более кислотная почва с pH 6.5 продемонстрировала типичный "земной" ответ на повторную инъекцию — уровень CO₂, наоборот, резко увеличился (синяя кривая). Эти данные можно интерпретировать как гибель земных экстремофилов в более щелочной почве после повторного увлажнения, что полностью воспроизводит картину, наблюдавшуюся в LR-эксперименте на Марсе.

Снижение Ph в атмосфере углекислого газа
Моя интерпретация этой аномалии связана с условиями внутри экспериментальной камеры, в частности — с использованием атмосферы с высоким содержанием CO₂ при давлении, близком к земному. Такое решение было технически необходимо, чтобы предотвратить закипание и испарение воды в условиях низкого давления на поверхности Марса. Поскольку CO₂ является основным компонентом марсианской атмосферы, он был выбран для моделирования условий среды. Однако CO₂ — химически активный газ, способный легко растворяться в воде, образуя угольную кислоту (H₂CO₃), что приводит к резкому снижению pH среды. Особенно ярко этот эффект проявляется при повторной инъекции: если в первой фазе объём жидкой фазы был минимален и связывался с грунтом, то при добавлении новой порции раствора появилась свободная водная фаза, в которой CO₂ из атмосферы начал активно растворяться. Это хорошо видно на графиках по резкому падению уровня радиоактивного CO₂ сразу после инъекции. Простые расчёты показывают, что падение pH в таких условиях могло составлять более 2.5 единиц Ph.

Если предположить, что гипотетические марсианские микроорганизмы адаптированы к слабощелочной или нейтральной среде — как это предполагается на основе pH марсианского грунта (~7.5–8) — то такое резкое закисление могло стать смертельным стрессом, вызвавшим гибель или инактивацию клеток. Таким образом, спад активности после повторной инъекции может быть следствием не отсутствия жизни, а её чувствительности к кислотному шоку точно так же, как это наблюдается у земных экстремофилов из пустыни Атакама или Юнгай в эксперименте с щелочной почвой (pH 7.8). Намного лучшим решением было бы использовать инертный газ — например, азот или аргон.

И всё-таки, на сегодняшний день нет однозначного мнения, что именно произошло. Но именно этот эпизод — внезапное прекращение активности после второй инъекции, эффект, который наблюдался на обоих аппаратах, стал одним из главных аргументов против биологической интерпретации результатов в 1976 году.

Возможно эти результаты не активность бактерии, а особенности химического состава марсианского грунта?

Небиологическая интерпретация результатов предполагала наличие неизвестного химического катализатора или окислителя в марсианском грунте, который при взаимодействии с питательной средой вызывал выделение радиоактивного газа. Однако все попытки воспроизвести кривую "Викинга" с использованием химических веществ на Земле не смогли достоверно воспроизвести логарифмическую кривую, обнаруженную на Марсе.  

Например, в экспериментах с перекисью водорода и другими окислителями наблюдалось очень быстрое, линейное увеличение уровня радиоактивного газа в течение первых минут или часов, за которым следовало плато, связанное с исчерпанием реагента.

Эксперименты с разными температурами

Группа Гилберта Левина и Патриции Страат провела дополнительную серию экспериментов на борту Викинга-2, в которой вместо полной стерилизации марсианский грунт подвергался воздействию умеренных температур — 46 °C и 51 °C. Целью этих тестов было определить, обусловлен ли выброс радиоактивного газа биологической активностью или неорганической химией.

Если в образцах присутствовали живые бактерии, то даже такой умеренный тепловой шок должен был их частично повредить, что привело бы к снижению метаболической активности и, как следствие, к ослаблению сигнала. Именно такой эффект и был зафиксирован: при нагревании образца до 46 °C в течение трёх часов интенсивность выброса радиоактивного газа снизилась примерно на 60%. При температуре 51 °C сигнал практически исчез, что указывает на возможную гибель всей микрофлоры.

Подобная чувствительность укладывается в поведение холодолюбивых экстремофилов, обитающих в антарктических и арктических условиях Земли, для которых температуры выше 45–50 °C приводят к денатурации белков и потере жизнеспособности. Преимущество этого подхода заключается в том, что температурный диапазон был биологически значимым — достаточно мягким, чтобы сохранить любые неорганические катализаторы, но губительным для биологических структур. Если бы выброс газа объяснялся действием какого-либо химического или минерального вещества, оно не должно было терять активность при 51 °C, ведь разложение большинства неорганических соединений происходит только при гораздо более высоких температурах (например, выше 150–180 °C).

Исключение Ультра-фиолетового излучения

Среди дополнительных экспериментов, проведённых командой Левина, было культивирование образца марсианского грунта, извлечённого из-под камня. Аргументы сторнников небиологической природы результатов эксперимента приводили аргументы в пользу выделение газа как реакции на некий окислитель формирующийся под воздействием УФ излучения в почве Марса. Чтобы ответить на данную критику комманда Левина взяла образец VL2-3 из под камня который всегда был скрыт от УФ излучения. Сбор образца проводился перед рассветом и удалось полностью избежать облучения образца прямыми солнечными лучами. Как и в остальных экспериментах образец VL2-3 цикл 3, показал эволюцию радиактивного газа схожую с остальными пробами грунта.

Эксперимент с пробой грунта которая хранилась в камере для сбора образцов
Последний эксперимент, цикл 5, включал в себя образец, собранный для выполнения цикла 4 (обработка температурой 46 °C), но для цикла 5 образец 4 хранился в камере коллектора посадочного модуля в течение 84 солов. Образец хранился в темноте, но с доступом к марсианской атмосфере. Главным отличием был температурный режим образца, так как в посадочном модуле сохранялась температура около 10-20 °C. Данные условия показали полную инактивацию образца в цикле экспериментов 5. В то же время температуры на Марсе в данном регионе могли достигать 10 °C и в естественных условиях, поэтому инактивацию активности образца во время хранения однозначно объяснить не удалось.

⚛️Gas Exchange (GEX) – Эксперимент по газообмену

В рамках эксперимента GEX (Gas Exchange) в марсианский грунт добавлялась вода без каких-либо питательных веществ или радиоактивных меток. Вместо этого использовался газоанализатор, который отслеживал изменение концентраций газов в атмосфере камеры — таких как кислород (O₂), углекислый газ (CO₂), азот (N₂) и водород (H₂).

После увлажнения марсианского реголита было зафиксировано резкое повышение уровня кислорода в камере. Этот результат оказался ожидаемым и, по мнению большинства исследователей, объясняется разложением перекисей или других окислителей, присутствующих в марсианском грунте. Однако никаких существенных изменений по другим газам CO₂, N₂ или H₂ — зафиксировано не было.

Поскольку GEX разрабатывался независмой научной группой, условия и методология эксперимента были утверждены независимо. Руководителем проекта GEX был Вольф Вишняк (Wolf Vishniac) — микробиолог из Рочестерского университета, один из пионеров изучения экстремофилов. Его подход основывался на идее, что влага сама по себе может «пробудить» потенциальную жизнь, которая затем начнёт выделять или поглощать газы, измеримые газоанализатором. Судьба Вольфа сложилась трагически. В 1973 году, за год три года до посадки «Викингов», Вишняк погиб во время научной экспедиции в Антарктиде провалившись в расщелину во льду. Его часть экспериментов дорабатывалсь остальными участниками его лаборатории. В его честь позже был назван кратер Vishniac на Марсе.

Философские различия между командами GEX и LR были принципиальными: Гилберт Левин и Патрисия Страас, автор LR, считал, что необходимо активно «кормить» возможную жизнь следуя подходу лабораторной бактериальной культуры, в то время как Вишняк был убеждён, что достаточно "Просто добавить воды", чтобы жизнь проявила себя.

Интересно как и в ситуации с LR больший объем воды и отсуствие буфферного раствора вызвало закисление марсианского грунта раствором угольной кислоты ещё больше, чем при повторной инъекции питательных веществ в LR эксперименте из за отсутствия буферных компонентов в растворе.

На мой взгляд, эксперимент был сконструирован некорректно. В нём следовало использовать ту же питательную среду, что и в эксперименте LR, чтобы создать аналогичные условия для возможной метаболической активности. Более того, результаты газоанализа необходимо было сопоставлять с уровнем радиоактивности в атмосфере ячейки, что позволило бы более точно выявить источники газов и их природу.

⚛️GCMS (Gas Chromatograph / Mass Spectrometer) Пиролитическая газовая хроматография/масс спектрометрия почвы.

Этот эксперимент был более простым и заключался в обнаружении органических соединений в марсианском грунте в первую очередь углерода. Его разработала комманда под руководством Клауса Бимана, пионера технологии масс спектрометрии. Суть эксперимента заключалась в нагревании грунта до 200C градусов, затем 350C и 600C цельсия. Как в режиме пиролитической очистки грязной духовки углерод в марсинаском грунте (если мы исходим что марсианская жизнь является углеродной) должен был перейти в газ при нагревании и именно его должна была обнаружить в масс спектрометре. Никаких органических молекул, типичных для жизни, обнаружено не было. Более того показатели органики в масс спектрометрии были значительно ниже показателей масс спектрометрии Лунного грунта, и это должно было исследователей насторожить, так как сейчас мы знаем, что органические соединения встречаются на инопланетных объектах в достаточно больших объемах, но сами по себе не являются показателями жизни, но в 1976 году это укладывалось в общую идею стерильности Марса.

Единственная органика, которая была обнаружена следы хлорированных углеводородов (например, хлорбензол), которые тогда посчитали загрязнением с Земли, как следы растворов которыми стерилизовали посадочный модуль перед запуском. Сейчас мы знаем, что тонкий слой поверхностного грунта на марсе содержит перхлораты (ClO₄⁻) соединения хлора в реакции с ултрафиолетом солнца, в быту вам подобные соединения хорошо знакомы по отбеливателю. При нагревании перхлораты разлагают органику на хлорированные углеводороды которые и обнаружил масс спектрометр.

Это был единственный эксперимент программы «Викинг», который впоследствии был независимо повторён на марсоходе Curiosity. Он впервые подтвердил наличие органических молекул в марсианском грунте - среди них были обнаружены бензол, тиофен и хлорбензол. При этом содержание органического углерода значительно варьировалось между разными образцами. В почвенном образце, взятом в зонах Cumberland и John Klein, концентрация органики составила около 10 ppm (частей на миллион). В другом образце — глинистом слое из района Yellowknife Bay — содержание органических веществ оказалось значительно выше и достигало 200–273 ppm.

Подобные значения уже невозможно объяснить исключительно геологическими или химическими процессами, особенно с учётом плохой долгосрочной сохранности органики в марсианской среде. Для сравнения: аналогичный эксперимент, проведённый в почвах пустыни Атакама на Земле — одном из наиболее стерильных природных регионов планеты показал содержание органики на уровне около 50 ppm. При этом грунт Атакамы даёт положительный результат в эксперименте Labeled Release, аналогичный тому, что был получен на Марсе. Для сравнения в плодородной почве на Земле соддержние органики намного выше свыше 10,000 ppm.

Сезонные вариации метана в атмосфере Марса

В 2012 году орбитальный модуль и ровер Curiosity обнаружил устойчивый фоновый уровень метана в атмосфере, составляющий в среднем около 0.4 частей на миллиард по объёму (ppbv). Эти наблюдения подтвердили и анализом данных с телескопов с Земли. Поскольку метан является крайне нестабильным в условиях Марса и быстро разлагается под действием УФ излучения, его постоянное присутствие указывает на существование активного источника. Более того, концентрация метана в атмосфере демонстрирует чёткие сезонные колебания: зимой она снижается до 0.24 ppbv, а летом возрастает до 0.65 ppbv. Помимо этого, были зафиксированы внезапные локальные всплески выброса метана с концентрацией от 7 до 21 ppbv.

Эти изменения соответствуют сезонной динамике, характерной для активности бактериальной жизни, которая на Земле проявляется в виде метаногенных анаэробных микроорганизмов, потребляющих воду и органические вещества и выделяющих метан в качестве побочного продукта метаболизма. Альтернативной, небиологической гипотезой является высвобождение метана из подповерхностных марсианских льдов, однако она не объясняет стабильную и повторяющуюся сезонность, тогда как биологическая модель с участием микрофлоры вполне укладывается в наблюдаемые закономерности.

Итоги миссии и дальнейшая позиция NASA по проблеме поисков внеземной жизни
Однако всё это стало известно гораздо позже. В 1976 году, сразу после первых сенсационных результатов эксперимента Viking, идея обнаружения жизни на Марсе подверглась жёсткой критике со стороны научного сообщества. В частности, эксперимент Labeled Release был обвинён в антропоцентризме, недостаточной проработке, отсутствии убедительных доказательств существования жизни и, по мнению критиков, неспособности их получить в принципе.

Несмотря на значительный объём собранных данных, их интерпретация не получила широкого признания в рецензируемой научной литературе. Сама идея обнаружения жизни на Марсе казалась многим слишком радикальной, поскольку поднимала сложные философские вопросы о положении человечества во Вселенной и происхождении жизни. Большинство учёных участвовавших в проекте впоследствии ушли из академической науки вовсе или жили в научной изоляции и впоследствии практически не публиковались. Исключение Клаус Биман, хотя его данные о полной стерильности Марса были подтверждены как ошибочные его ошибка сделала его самым академически "успешным" участником миссии.

Никто из участников проекта "Викинг" так и не узнал, стали ли они первыми людьми, обнаружившими внеземную жизнь, или же с ними сыграли злую шутку причуды необычной химии Красной планеты. Ответ на эту загадку предстоит найти нам.

NASA также дистанцировалось от темы прямого поиска жизни: все последующие марсианские миссии сосредоточились на поиске воды, оценке потенциальной обитаемости в прошлом, но миссия Викинг стала первым и последним проектом NASA с пакетом биологических экспериментов направленных на прямое обнаружение инопланетной жизни.

Моё личное мнение и интерпретация результатов
Для меня, как молекулярного биолога с почти двадцатилетним опытом, уже имеющихся экспериментальных данных достаточно, чтобы сделать вывод: на Марсе присутствует инопланетная бактериальная жизнь. Эти микроорганизмы, по всей видимости, анаэробны (не используют кислород в метаболизме) и выделяют метан как побочный продукт, что делает их функционально схожими с земными экстремофилами и почвенными бактериями. Эти бактерии адаптированы для жизни при низкой температуре и минимальной влажности и обитают в диапазоне темератур ниже нуля, но выдерживают кракосрочное нагревание до 46 градусов. Определение генома этой формы жизни должно стать одной из приоритетных задач современной космической биологии.

Насколько такая жизнь может быть опасна для Земли в случае успеха миссии по доставке марсианского грунта или высадки пилотируемой экспедиции на Марс - сказать сложно. Анаэробные, метан-продуцирующие экстремофилы с медленной кривой роста, скорее всего, не представляют серьёзной опасности для экосистемы Земли или астронавтов, на Земле таких бактерий и так предостаточно. В то же время, если марсианская жизнь использует альтернативную хиральность, то она может быть полностью неуязвима для иммунной системы земных организмов и, с этой точки зрения, представлять определённую опасность.

В любом случае, к будущим пилотируемым миссиям на Марс следует подходить с большей осторожностью и, по крайней мере, учитывать потенциальную возможность существования инопланетной микробиологии.

Настоящая статья написана на основе следующих источников:

📚Levin, G.V., & Straat, P.A. (2016). The Case for Extant Life on Mars and Its Possible Detection by the Viking Labeled Release Experiment. Astrobiology, 16(10), 798–810. https://doi.org/10.1089/ast.2015.1464

📚 Guaita, C. Did Viking discover life on Mars?. Eur. Phys. J. Plus 132, 346 (2017). https://doi.org/10.1140/epjp/i2017-11637-y

📚Decomposition of aqueous organic compounds in the Atacama Desert and in Martian soils November 2007Journal of Geophysical Research Atmospheres 112(G4) DOI: 10.1029/2006JG000312

📚Straat, P.A. (2019). To Mars with Love. BookBaby.

📚Публичные архивные данные NASA (включая материалы по миссиям Viking, Curiosity и Mars Science Laboratory)

Я ничего не понял или мне лень было читать статью: Эксперименты на Викингах однозначно показали на марсе наличие бактериальной жизни, но научное сообщество было не готово к столь радикальной идее и решило, что результатов экспериментов недостаточно для подтврждения наличия жизни. Впоследствии результаты миссии забылись, учёные в составе миссии или уволились или стали заниматься другими проектами, а на новых миссиях на Марс NASA больше биологические эксперименты не проводила.

Полицейский печатает протокол, распечатывает документ и в конце протягивает мне бумажку, прикрытую рукой:

— Вот тут распишитесь.

Я прошу документ прочитать. Мне нехотя дают, и я вижу следующее:

"Я, Dr. Hannibal, такого-то года рождения, на основании личной неприязни к потерпевшей и в состоянии алкогольного опьянения вместе с %имя друга% совершил преступления, предусмотренное статьями УК РФ, Статья 105... так далее. Тело закопали в снегу. С моих слов записано верно. Дата, подпись."

Я в шоке:

— Что за херня?!

Полицейский вдруг спохватывается:

— Ой, я не тот документ вам дал на подпись, — улыбается и даёт нормальный протокол.

Похоже, у него в ворде уже был заготовленный "признательный" текст, и он просто сверху печатал показания, а потом обе части распечатал, но подал мне последний лист. Картина Репина — "Не прокатило".

Полицейский на меня смотрит.

— А не хочешь дать показания, что это %имя друга% её насиловал и убивал, а ты просто в машине сидел и видел. Тебе вообще только условка пойдёт за соучастие. А то ведь друг может совсем другие показания дать, что это он как раз за рулём сидел, а насиловал и убивал как раз ты.

Странное было ощущение, как в температурном сне. Я сказал полицейскому, что я с ними в машине не ехал остался в домике и все кто там были это могут подтвердить. А полицейский отвечает, мы говорит это всё конечно проверим, но ты всё равно подумай, чистосердечное признание смягчает отвественность, а так можешь идти. Я несколько недель нервничал, что друг даст против меня показания и меня арестуют, но потом отпустило. Больше со мной полиция не связывалась и на суд меня не вызывали.

Друг в итоге отсидел год по статье 125 оставление в опасности и год тюрьмы максмальное наказание по этой статье. Несколько лет назад мы с ним пересекались онлайн. Он сказал, жалеет, что не дождался утра и не поехал с нами вместе. Иногда думаю: а если бы я поехал с ними, всё сложилось бы иначе?

И до сих пор не знаю, друг говорит правду что это нелепый несчастный случай или он действительно убил эту девушку? Ни до ни после за ним никаких криминальных действий не наблюдалось. Он потом поднял бизнес связанный с прокладкой промышленной проводки и распределительных щитов, женился.

После таких "подколок", когда на пустом месте чуть не схватил 10-15 лет, у меня пропало всякое желание общаться с полицией. Логика у них простая: настоящего преступника искать надо, а свидетель вот он, уже в участке. Одна подпись — и дело раскрыто.

Более уместным было бы сравнить русский язык с японским. У этих языков схожее число носителей (У японского несколько меньше около 140 миллионов), оба языка сложны для изучения, у них ограниченная география распространения и уникальный, культурно обусловленный контент, малопонятный вне контекста культуры. Кроме того, носители обоих языков потребляют контент через специфические ресурсы, предназначенные для внутреннего рынка, что опять же не способствует распространению языка.

Вы когда-нибудь задумывались что мир, который вы видите, на самом деле по большей части продукт нейронных сетей вашего мозга с массой доработок, закрашивания, раскрашивания, удаления артефактов и всё это происходит на скорости порядка 24-60 кадров в секунду. Что по меркам скорости генерации кадров нейросетями даже таких кремниевых монстров, как Nvidia RTX4090 и Nvidia A100, довольно хороший результат. Сравнение мозга с видеокартами, конечно, очень приблизительное. Мозг не оперирует дискретными кадрами, и люди, разумеется, могут реагировать на события, происходящие со скоростью выше 1/60 секунды. Однако это простые реакции, не включающие полного построения визуального образа или его осознанной оценки. Как правило, это простые реакции на движение: уклониться, отстраниться, защититься, нажать на кнопку. При недостаточности информации она заполняется из памяти или воображения. Описывая такой опыт, люди говорят, что увидели мелькнувшую тень. Событие произошло слишком быстро, для построения её полноценной визуальной картины. Эксперименты на добровольцах по распознаванию незнакомых изображений, указывают на предел полного восприятия изображения (которое потом доброволец может описать или нарисовать) в 1/60 секунды. Дальнейшее уменьшение времени демонстрации приводит к пробелам в деталях, вплоть до возможности описать только общую яркость картинки, но не детали изображения. Мерцание же люди могут воспринимать, отдельными областями сетчатки вплоть до 180-200 гц иногда и выше, это важно учитывать в источниках света и дизайне экранов мониторов.

Теперь давайте попробуем убрать все доработки нейронных сетей мозга и представить картину именно такой, какой она изначально приходит из сетчатки в зрительный центр. Совсем не похоже на то, к чему мы привыкли и что воспринимаем в акте зрения.

А это то к чему мы привыкли, после всех процессов обработки и синтеза картинки. Разница бросается в глаза.

Человек: «Ну, мы ведь не так уж сильно отличаемся.»
ChatGPT4: «Совершенно верно! Мы оба являемся набором нейронных сетей вовлечённых в многослойной обработке данных, чтобы превращать исходные сигналы в значимые выводы. Ваши нейросети основаны на функции клеток, тогда как мои на операциях транзисторов.»

Мы всё видим вверх ногами
Первое, что бросается в глаза, — это то, что изображение перевёрнуто и отзеркалено. Это особенность оптической системы глаза, хрусталик фокусирует на сетчатку перевёрнутое изображение. Нейронные сети мозга отражают картинку по горизонтали и переворачивают в более привычную для нас ориентацию.

Оптическая система глаза формирующая перевёрнутое и отражённое изображение реальных объектов.

В середине XX века профессор Эдинбургского университета Теодор Ерисманн провёл интересный эксперимент, в котором его студент Иво Кохлер носил очки, которые с помощью зеркал корректировали изображение, проецируя на сетчатку «правильное» (не перевёрнутое) изображение. Однако для Кохлера оно воспринималось как перевёрнутое. Что интересно, после периода острой дезадаптации, когда студент с трудом выполнял повседневные задачи, уже через неделю постоянного ношения очков нейроны зрительного центра адаптировались к новым данным и переиндексировали позиции ганглиарных клеток. Для Иво мир снова стал «правильным». А вот когда он снимал очки, то теперь наоборот всё выглядело перевёрнутым без них. Тоже самое происходит если носить очки с призмами которые зеркально отражают видимое изображение, в пределах недели человек будет видеть нормальную, а не зеркальную картинку, читать текст, водить машину.

Вы легко можете проверить это на себе, и для этого не нужно неделю носить зеркальные очки, а потом привыкать видеть мир без них. Просто осторожно надавите на глазное яблоко пальцем снизу или сверху. Вы увидите тёмное пятно в вашем поле зрения с противоположной стороны от того места, где надавили. Вы механически стимулируете участок сетчатки через конъюнктиву и склеру и тёмное пятно появляется в месте, где этот участок индексирован в зрительном центре.

Слепое пятно (Зрительный нерв)

Зрительный нерв на фотографии глазного дна.

Большое чёрное пятно в правом поле зрения левого глаза и в левом поле зрения правого глаза — это место, где зрительный нерв с его 1,5 миллиона аксонов ганглионарных клеток сетчатки собирается в пучок и уходит в мозг для передачи данных. В этом месте глаз не воспринимает свет, и оно известно как «слепое пятно». Однако мы его не замечаем, потому что мозг активно дорисовывает недостающие данные, используя информацию либо от второго глаза, либо из окружающих областей, если доступен только один глаз.

Сложность нейронных сетей, ответственных за заполнение слепого пятна, относительно невелика — эта задача напоминает инструмент "ластик" в программе Photoshop. Вы можете увидеть эффект слепого пятна, закрыв один глаз и приблизив небольшой объект, палец или карандаш ко второму. Если открыт второй глаз, увидеть слепое пятно не получится так как нейросеть будет заполнять пробел данными из второго глаза. Но когда открыт только один глаз в какой-то момент кончик карандаша исчезнет. Интересно, что этот эффект невозможно наблюдать, если двигать карандаш быстро — у нейросети ответственной за заполнение слепого пятна есть динамический буфер, из которого она берёт данные, но он достаточно маленький меньше секунды. Так что, если карандаш будет находиться в зоне слепого пятна дольше секунды этот буфер истощится и у нейросети не будет информации о карандаше чтобы его дорисовать, она использует данные пейзажа окружающего слепое пятно и кончик карандаша исчезнет.

Как найти слепое пятно в поле зрения.

Чёткое и цветное изображение: реальность или иллюзия?

Вы, возможно, заметили, что большая часть поля зрения на иллюстрации к посту, кажется чёрно-белой и довольно размытой, а только маленький участок в центре — чёткий и цветной. Однако вы ничего подобного в своём поле зрения не наблюдаете.

На самом деле, человеческий глаз воспринимает свет двумя типами фоторецепторов: палочек (rods) и колбочек (cones). Колбочки, в свою очередь, подразделяются на три сабкласса: красные, синие и зелёные, каждый из которых воспринимает определённые длины волн света, отвечая за цветовое восприятие. Основная часть колбочек сосредоточена в макуле — маленькой области сетчатки, которая находится в центре фокуса хрусталика. Именно поэтому мы чётко и в цвете видим лишь небольшую часть поля зрения.

Слои сетчатки на гистологическом срезе. Обратите внимание, что фоторецепторы слой палочек и колбочек расположен в самом низу и лежит на слое клеток пигментного эпителия. Куда логичным было бы расположение фотосенсоров на поверхности, чтобы остальная клеточная машинерия не поглощала свет, а клетки передающие электрические импольсы (ганглиарный слой) поместить вглубину, как мы реализовали это в цифровых фотокамерах где фотосенсоры на поверхности, а дорожки контактов в глубине на подложке чипа. Но в эволюционном процессе логика никогда не присуствовала.

Но как же мы воспринимаем всё изображение таким чётким и цветным, а главное целостным? Ответ заключается в непроизвольных движениях глаз, называемых саккадами. Глаз совершает саккады несколько раз в секунду, сканируя поле зрения и перемещая зону макулы, чтобы собрать цветовую информацию и данные о резкости изображения. Мозг затем синтезирует эти фрагменты в единое целостное чёткое и цветное изображение. Колбочки требуют в три раза больше фотонов для своей функции поэтому при низкой освещённости мы практически не воспринимаем цветовую информацию.

Есть достаточной простой оптический эффект который может показать работу буфера синтеза данных макулы. Если пристально смотреть в одну точку непроизволные саккады подавляются и буфер нейросети хранит данные о цвете даже если само изображение больше не является цветным стоит отвести взгляд буффер обновится и информация о цвете будет потеряна.

Пикабу Gif анимацию размещать не позволяет поэтому ознакомиться с этим эффектом можно здесь.

Сосуды сетчатки и циркулирующие в них клетки

Сосудистая система сетчатки, обратите внимание как сосуды тянутся к макуле, наиболее энергозатраной области сетчатки.

Тени, которые вы иногда видите в своем поле зрения и которые напоминают корни, — это сосуды сетчатки: артерии и вены. Эти сосуды, а также кровь, циркулирующая в них, поглощают часть света, доступного фоторецепторам, и создают систему теней. И да, разумеется, в мозгу существует нейросеть, которая убирает тени от сосудов и выравнивает яркость изображения, так что мы не замечаем их в обычной жизни.

Иногда тени от сосудов сетчатки можно увидеть, если смотреть на яркий источник света. Фоторецепторы, не перекрытые сосудами, получают больше фотонов и могут временно перегрузиться, в то время как те, что перекрыты сосудами, получают меньше света. На несколько секунд можно заметить инвертированное изображение сосудистой сети, которое будет выглядеть как негатив — белые сосуды на темном фоне. Это происходит потому, что нейросеть, которая обычно обрабатывает данные о тенях сосудов, может задержать обработку, пока фоторецепторы не восстановятся, вы сможете наблюдать изображение сосудов своей сетчатки.

Сосуды вашей сетчатки иногда можно увидеть если посветить через закрытые глаза ярким светодиодным фонариком. Фонарик нужно приблизить вплотную к глазу под углом 120-160 градусов.

С сосудами сетчатки связан ещё один интересный эффект: по ним постоянно циркулируют клетки, включая достаточно крупные, такие как макрофаги. Вы наверняка не раз замечали их в виде ярких точек, которые быстро перемещаются в вашем поле зрения по сложным траекториям. На самом деле эти траектории повторяют рисунок сосудов сетчатки. Чаще всего вы видите эти яркие точки, когда резко встаёте — внезапное снижение давления крови в мозге вызывает кратковременную гипоксию. В такие моменты нейросеть, ответственная за удаление этой информации, временно не справляется с анализом коррекцией картинки, и вы видите свои иммунные клетки, путешествующие по сосудам сетчатки.

Мушки

Мушки в поле зрения они могут быть светлыми или тёмными.

Совсем другой механиз формирования мушек перед глазами, вы обычно видите их когда смотрите на яркий светлый фон, например небо в ясный день или яркий экран. Это тени от микроскопических помутнений в стекловидном теле. Стекловидное тело это мягкий гель который заполняет глаз и прижимает сетчатку с клеткам пигментного эпителия и хориоидеи. Большое количество таких аномалий может указывать на заболевания глаз, но они присуствуют у каждого практически с детского возраста и их число увиличивается со временем. Мушки так же убираются из зрительного процесса нейросетьи, и при долгом взгляде на однотонный яркий объект, эта сеть перегружается.

Анализ изображения

Кроме нейросетей, отвечающих чисто за обработку изображения, в зрительном центре также происходит анализ данных: расчёт относительной скорости объектов, распознавание объектов (да, именно в такой последовательности) и эмоциональная интерпретация увиденного. Одна из самых больших и сложных нейросетей, участвующих в анализе визуальных данных, — это система распознавания лиц. Она настолько доминирует в зрительном процессе, что мы способны воспринимать даже смайлики :) и интерпретировать их эмоции :( . Как и любые нейросети, система распознавания лиц и эмоций иногда ошибается, и мы видим лица там, где их на самом деле нет этот эффект называется Параидолия. Это психологический феномен, при котором человек воспринимает знакомые образы или формы в случайных данных, таких как облака, текстуры или узоры. Компьютерные системы сталкиваются с аналогичными проблемами, но в значительной степени они решаются путём увеличения объёма данных для обучения.

https://www.sci.news/othersciences/psychology/pareidolia-male-faces-10507.html

Это тема отдельной статьи но к данным зрительной коры имеет доступ как сознательная часть мозга фронтальных долей так и безсознательная основанная на рефлекторном поведении. В некоторых случаях при травмах головы и кровоизляних в мозг возникает очень интересное явление известная как Слепой взгляд или Лоджная слепота. При это человек осознанно зрением не обладает, не может например читать или называть предмет который ему показывают. Но в то же время, такие люди прекрасно ориентируюстя, могут уворачиваться от брошенных в них предметах и водить машину, (по крайней мере в симуляторе) если умели это делать до травмы. Рефлекторное зрение у них не нарушено, в то же время фронтальная доля мозга отвечающая за осознанные действия визуальные данные не получает.

Болезни сетчатки

Кровоизляние в макулярный регион при возрастной дегенерации сетчатки.

Болезни глаз коварны как раз тем, что во многих случаях человек не испытывает никакого дискомфорта или аномалий зрения. Нейросети компенсируют всё более ухудшающуюся картинку, пока количество шума и недостаток входящих данных больше не может привести к синтезу изображения. Даже потеряв свыше 50% ганглиарных клеток или фоторецеторов, люди с дегенерацией сетчатки практически не испытывают какого-либо дискомфорта максимум отмечая ухудшение зрения в темноте. А вот повреждения макулы в результате кровоизлияния или травмы всегда критичны, как именно макула через саккады формируют основной массив данных для синтеза картинки.

Результат кровоизлияния в макулярный регион, потеря основного массива данных от макуляных фоторецепторов коллапс значительной части нейронных сетей формирующих изображение.

Поэтому очень важно регулярно обследовать своё глазное дно у окулиста и обращать внимания не любые аномалии вашего зрения. Особенно если у вас есть заболевания которые могут вести к повреждению сетчатки, такие как сахарный диабет или высокое артериальное давление.

Ещё я надеюсь эта статья заставила вас задуматься о том кто Вы на самом деле? Человек с собвенным я, внутренним миром мечтами и желаниями или набор довольно независимых нейросетей реагирующих на операции ввода и вывода данных и котором нравиться поддерживать иллюзию целостной личности?

Prisoner: What are you in for?
Rick: Everything...

Заключённый: За что сидишь?
Рик: За всё...