Dziesięciolecia poszukiwań zakończyły się sukcesem: naukowcy są bliscy odkrycia miejsca, w którym pojawił się węgiel w glebie i atmosferze czerwonej planety.
Sześć lat po rozpoczęciu prac w kraterze Gale na powierzchni Marsa łazik Curiosity dokonał być może najważniejszego odkrycia w poszukiwaniu oznak życia: skalista powierzchnia czerwonej planety roi się od cząsteczek organicznych, a od czasu do czasu gaz przenika nawet do jej rozrzedzonej atmosfery. metan to najprostsza z cząsteczek organicznych. Dla porównania: na Ziemi podstawą życia są substancje zawierające węgiel.
Oba odkrycia zostały dokonane w trakcie analizy próbek zebranych przez Curiosity. W SAM, miniaturowym laboratorium chemicznym łazika, zwanym także „piecem”, maleńkie fragmenty powietrza, skał i gleby są „prażone” do badań molekularnych. Tak więc w próbkach starożytnego mułowca znaleziono różnorodne cząsteczki organiczne. Inne badanie, które trwało nie krócej niż pięć lat, wykazało regularne wahania metanu w atmosferze Marsa. Szczyt emisji przypadł na marsjańskie lato. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science.
Jednak bez względu na to, jak pobudzają wyobraźnię, wnioski dotyczące przeszłego, obecnego i przyszłego życia na Marsie nie są jeszcze ostateczne - metan znajduje się wszędzie w atmosferze gazowych gigantów. I to w żadnym wypadku nie mówi o obecności życia: metan powstaje w wyniku banalnej interakcji między bieżącą wodą a rozgrzanymi kamieniami. Ponadto wiadomo, że w niektórych meteorytach i międzygwiazdowych obłokach gazu można znaleźć inne proste cząsteczki organiczne. „Niezwykle trudno jest naukowo udowodnić istnienie życia na Marsie. Wymaga to dosłownie pokazania zdjęcia skamieniałości”- mówi Chris Webster, chemik Jet Propulsion Laboratory i główny autor badań nad metanem.
Gdzie podział się marsjański węgiel?
Sama obecność cząsteczek organicznych na Marsie nie jest zaskakująca. Jak każda inna planeta w naszym Układzie Słonecznym, Mars regularnie otrzymuje swój udział w bogatych w węgiel mikrometeorytach i kosmicznym kurzu. Jednak statek kosmiczny NASA Viking, który wylądował na czerwonej planecie w 1976 roku, dokonał sensacyjnego odkrycia: okazało się, że w glebie marsjańskiej jest jeszcze mniej węgla niż w martwych skałach księżycowych. „To była wielka niespodzianka” - wyjaśnia astrobiolog Caroline Freissinet, współautorka badania Curiosity z argilitu w Laboratorium Badań Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej we Francji. „Niestety doprowadziło to do upadku całego programu marsjańskiego”.
Od tego czasu naukowcy gorliwie poszukują węgla na Marsie - a przynajmniej starają się wyjaśnić, dlaczego go nie znaleziono. Kluczowe przeczucie pojawiło się w 2008 roku, kiedy lądownik Phoenix NASA znalazł sole nadchloranowe, wysoce reaktywne cząsteczki zawierające chlor, w próbkach gleby pobranych w pobliżu północnego bieguna Marsa. W połączeniu z jasnym światłem ultrafioletowym i promieniami kosmicznymi z kosmosu nadchlorany niszczą całą materię organiczną na powierzchni, nie pozostawiając żadnych dowodów nawet dla czułych czujników łazików marsjańskich. Być może, jak sugerują niektórzy badacze, szczątkowa materia organiczna Marsa - a zatem wszelkie oznaki przeszłego lub obecnego życia - czają się w jego głębinach.
Film promocyjny:
Jednak w 2015 roku Curiosity była bliska udowodnienia istnienia cząsteczek organicznych na Marsie, kiedy po podgrzaniu próbek gleby do 800 stopni Celsjusza w piecu odkryła ślady związków węgla zanieczyszczonych chlorem. Jednak już na samym początku misji marsjańskiej naukowcy odkryli wyciek odczynników chemicznych zawierających węgiel z szeregu elementów samego „pieca”, co może prowadzić do zanieczyszczenia próbek. Aby walczyć z zanieczyszczeniami, zespół Curiosity skupił się na znalezieniu innych próbek związków organicznych zawierających chlor, jednocześnie obniżając temperaturę „pieca” - podczas kolejnych przebiegów nagrzewał się on tylko do 400 stopni.
Przed podjęciem nowego zadania zespół upewnił się, że tym razem nic nie zostało przeoczone. Po ponownym sprawdzeniu poziomu zanieczyszczenia tła, Fressinet i jej koledzy „wypiekali” próbki mułowców sprzed trzech miliardów lat w temperaturze 500 stopni Celsjusza - nadchlorany są całkowicie spalane. W popiele znaleziono tiofeny, stosunkowo małe i proste cząsteczki w kształcie pierścienia zawierające zarówno węgiel, jak i siarkę. Ten ostatni wydaje się pochodzić z bogatego w siarkę minerału zwanego jarozytem. Wcześniej Curiosity odkrył swoje 3,5 miliardowe osady w kraterze Gale - najwyraźniej powstały one w czasie, gdy w wciąż niechłodzonym kraterze była woda i nadawała się do życia. Naukowcy podejrzewają, że węgiel zawarty w tiofenie pochodzi z niezidentyfikowanych, ale większych cząsteczek,przechowywany wewnątrz jarozytu przez miliardy lat.
Pomimo kontrowersji związanych z odkryciem, George Cody, geochemik z Carnegie Institute of Science, który nie był zaangażowany w badanie, uważa, że jest to ogromny krok naprzód. Jego zdaniem obecność tych większych cząsteczek sugeruje obecność dobrze zachowanych złóż węgla ukrytych pod powierzchnią Marsa. Uważa on, że takie perspektywy stanowią podstawę naukową dla nadchodzących misji zbierania próbek i zwracania ich na Ziemię. „Jeśli można to zrobić na Marsie, wyobraź sobie, co można osiągnąć w naziemnych laboratoriach” - mówi.
Pory roku i wahania metanu
W międzyczasie łazik Curiosity dokonał, według Webstera, najważniejszych pomiarów metanu w historii. Ten gaz węglowy ma kluczowe znaczenie, ponieważ większość metanu na Ziemi jest wytwarzana przez mikroby metanogenne, które przetrwają nawet w środowiskach ubogich w tlen. Ponadto metan jest szybko niszczony przez promieniowanie ultrafioletowe, więc każde znalezisko na Marsie jest najprawdopodobniej „świeże” - gaz został uwolniony dopiero niedawno. Korzystając z „pieca”, Webster i jego koledzy odkryli stały poziom metanu w atmosferze nad kraterem Gale. W ciągu ostatnich pięciu lat było to około 0,4 części na miliard. I choć ilość ta jest ledwo wykrywalna, astrobiolodzy już się nią interesują. Warto zauważyć, że poziom metanu zmienia się wraz z porami marsjańskimi: w słoneczne lato jego zawartość jest trzykrotnie wyższa,niż mroźna i ciemna zima.
Dla Webstera ta okresowość jest prawdopodobnie najbardziej ekscytującym z jego odkryć. Wcześniej na Marsie znaleziono tylko dowody przypadkowych, ale nie sezonowych emisji. „Wyobraź sobie, że twój samochód to śmieci. Dopóki problem się nie powtórzy, nigdy nie wiadomo, co jest nie tak”- wyjaśnia Webster. On i jego koledzy spekulują, że metan może pochodzić z głębokich warstw wodonośnych: latem topi się, uwalnia się woda i powstaje świeży gaz. Według innej wersji substancje te są starożytne i powstały miliardy lat temu w trakcie różnych procesów geologicznych i biologicznych. Następnie zamarzły w matrycach lodu i skał i wyróżniają się tylko podczas rozmrażania, od światła słonecznego. I wreszcie istnieje możliwość, że marsjańskie metanogeny drzemią w trzewiach planety do dziś,okresowe budzenie się i wytwarzanie charakterystycznego gazu, na podstawie którego można je zidentyfikować.
Inni naukowcy, którzy nie brali udziału w badaniu, niejednoznacznie oceniają znaczenie wyników dla poszukiwań życia na Marsie. Michael Mumma, astrobiolog z Goddard Space Flight Center, mówi, że pomiary są krytyczne, ponieważ dostarczają bezpośrednich dowodów jego własnych obserwacji. Wcześniej pisał o marsjańskich emisjach metanu, które odkrył za pomocą teleskopów naziemnych - chociaż naukowcy w kręgach przyjęli jego odkrycie z niedowierzaniem.
Planetolog Marc Fries, który nadzoruje zbieranie kosmicznego pyłu w Centrum Kosmicznym Lyndona Johnsona, był sceptyczny co do niedawnych odkryć Curiosity. Powiedział, że źródłem podanych ilości metanu mogą być meteoryty bogate w węgiel i pył kosmiczny przedostający się do atmosfery Marsa. Podkreśla również, że okresowość sezonowa nie jest do końca zgodna z porami roku na Marsie. „Rygorystyczne, oparte na dowodach podejście oparte na dostępnych dowodach zakłada, że Mars zawsze był i pozostaje bez życia” - mówi Freese. „Nawet przedstawienie przeciwnej hipotezy wymaga mocnych dowodów”. Już niedługo hipotezę tę będą mogły zweryfikować dane wspólnej misji UE i Rosji „Exomars Trace Gas Orbiter”. Ten statek kosmiczny krąży wokół Marsa od 2016 roku i wyświetla stężenia metanu i innych gazów z góry.
Webster z kolei twierdzi, że żadne z możliwych wyjaśnień nie jest faworyzowane, dopóki nie zostaną wyciągnięte ostateczne wnioski. Fressinet zauważa, że krok po kroku, misja po misji, postępuje stopniowo naprzód.
Adam Mann