Még éppen elviselhető lenne az élet számára a marsi talaj kémhatása

A bolygókutatás történetében először végezték el egy Földön kívüli anyagminta nedveskémiai vizsgálatát: a Mars talajából nyert törmeléket feloldották a Phoenix egyik beépített minlaboratóriumában. Az oldat elemzésének első eredményei alapján a vörös bolygó felszíni törmeléktakarója még épphogy tolerálható környezetet nyújthatna néhány olyan földi életformának, amelyek jól tűrik a lúgos kémhatású környezetet. A felszíni réteg néhány összetevője pedig akár potenciális tápanyagként, tehát az életfolyamatokhoz felhasználható anyagként is szóba jöhet(ett).

Mint arról korábban beszámoltunk, az elmúlt hétvégén újabb felvételeket hoztak nyilvánosságra a Phoenix-űrszondától északnyugatra eső, Dido-Goldilocks nevű ásásnyomban talált zsugorodó, világos foltokról. A világos anyag a NASA szerint vízjég, így a megfigyelés mérföldkő az űrkutatás történetében.

A bolygókutatás történetében ugyancsak egyedülálló az elmúlt napok egyik eredménye is. Első alkalommal helyeztek anyagmintát, körülbelül 1 köbcentiméternyi finom törmeléket a MECA nevű detektor egyik kamrájába. Itt zajlott az első olyan nedveskémiai, tehát oldásos elemzés a vörös bolygón, amelynek során a marsi regolit (felszíni törmeléktakaró) felső rétegének kémhatását határozták meg. Ilyen vizsgálatot a Földön kívül még nem végeztek.

Ezt a réteget, tehát a regolit legfelső, néhány centiméter vastag részét marstalajnak is nevezik, noha keletkezését és jellegét tekintve eltér a földi talajoktól. Bolygónkon ugyanis a talaj egyik alapvető jellemzője, hogy élőlények is találhatók benne, amelyek segítéségével a talajban összetett biokémiai átalakulások zajlanak. A Marsnál hasonlóra egyelőre nem utalnak jelek, ezért a marstalaj kifejezést a földi talajtól eltérő, élet nélküli összefüggésben használják.

A MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer; mikroszkóp, elektrokémiai- és vezetés-elemző) egy miniatűr nedveskémiai laboratórium a Phoenix-szondán. A beléje helyezett mintát vízben feloldja, majd az oldat elektromos- és hővezető-képességét vizsgálja. Meghatározza a kialakult oldat pH-ját (kémhatását), továbbá elsősorban a Mg, Na, Cl, Br, O, SO₄, CO₂, H₂O molekulák, illetve atomok jelenlétét, a szulfátok, karbonátok és oxidok gyakoriságát vizsgálja.

A berendezés összesen tíz minta részletes elemzésére képes. Emellett két mikroszkóp is tartozik hozzá, közülük a kisebb teljesítményű 2 mm-es látómezőben 4 mikrométeres felbontással tanulmányozza az anyagot (a mikrométer a milliméter ezredrésze). Vizsgálja a talajszemcsék alakját, felületük jellegét, amelynek alapján a szél, víz és jég által szállított darabok elkülönítésére is képes. A MECA nagyobb nagyítású mikroszkópjával 10 nanométeres részletek is azonosíthatók (a nanométer a mikrométer ezredrésze).

A MECA nedveskémiai elemzőrésze (NASA, JPL, Caltech, UA)

Az első eredmények

A MECA első, kétnapos elemzése nyomán kapott eredmények értékelése még zajlik, de már az első adatsorból is egyértelmű, hogy információkban bővelkedik a mérés. A kiemelt minta kémhatása meglehetősen lúgos, 8 és 9 pH közötti, a regolit felső rétege tehát alkáliákban dús. A minta emlékeztet a Földön sokat vizsgált, és ideális marsi analógiának tekintett antarktiszi McMurdo szárazvölgyekből származó minták jellemzőire. A McMurdo szárazvölgyek vidéke egy hideg és szélsőségesen száraz terület a déli sarkvidéken, ahol a felszín közelében az alkalmanként megolvadó hóból származó vizek áramlanak, és elpárolgásuk után nagy mennyiségű, alkáliákban gazdag sókat raknak le.

Az első marsi nedveskémiai elemzések különféle sók jelenlétére is utalnak, amelyek nátriumban, magnéziumban, káliumban és klórban bővelkednek. Ezek feltehetőleg szintén (egykori) nedves környezetben, majd annak kiszáradása, a felszín alatti oldatok betöményedése során jöttek létre.

A következő hetek elemzéseinek egyik fontos feladata, hogy az eltérő mélységből vett minták alapján megállapítsák, mennyire jellemzőek a mért értékek a marsi sarkvidékre, illetve a vizsgált szemcsék mekkora része származhat a bolygó más tájairól, ahonnan esetleg szelek szállították oda. Ezek meghatározására a Snow White névre keresztelt új mintavételi hely jobbnak tűnik a korábbinál - a szakemberek tervei alapján itt majd szép, függőleges szelvényt lehet készíteni, amelyben az egymás alatti rétegek jól vizsgálhatók.

A robotkar végén, a lapát (fent) peremén lévő finomszemcsés törmelék részlete kinagyítva (lent). Jól látható, hogy a szemcsék összetapadtak (NASA, JPL, Caltech, UA)

Az egykori élet lehetősége szempontjából az eddigi eredmények alapján elmondható, hogy a vizsgált anyagminta kémiailag nem kellemes, a pH-t tekintve még épphogy tolerálható környezetet nyújthatna néhány olyan földi életformának, amelyek jól tűrik az ilyen környezetet. A felszíni réteg néhány összetevője pedig akár potenciális tápanyagként, tehát az életfolyamatokhoz felhasználható anyagként is szóba jöhet(ett).

A jelenlegi felszín alatti jég melegebb éghajlati viszonyok között talán meg is olvadhatott, bár erre utaló közvetlen jelet a leszállóhelyen még nem találtak. Nem szabad elfeledni ugyanakkor, hogy mindez csak néhány korlátozott mérés, amelyek egyelőre nem terjedtek ki a marstalajban lévő agresszív oxidánsok és az erős UV-sugárzás hatására, márpedig az alacsony hőmérséklet és szárazság mellett ezek a legnagyobb kihívások egy esetleges marsi életforma számára.

Problémák és a következő hetek feladatai

Jelenleg intenzív egyeztetés zajlik a Phoenix programjának folytatásáról, több apró probléma is adódhat ugyanis a következő műveletek során. A másik, TEGA nevű detektor további használata is nagy körültekintést és tervezést igényel, a berendezésnek ugyanis mindössze nyolc egyszer használatos cellája van, ezek közül az elsőnek az egyik ajtaja nem nyílt ki teljesen, és hasonló probléma más celláknál is felléphet. Eddig három további cella állapotáról érkezett olyan jelzés, amely alapján elképzelhető, hogy azoknál sem tud majd teljesen kinyílni a fedél. Úgy fest, hogy az első cella rezegtetését biztosító motor tartós működtetése (amely a durvaszemcsés minta rácson történő átjutását segítette), megártott néhány szomszédos cella áramkörének. A kérdéses rekeszeket ezért a későbbi mintavételek során tervezik használni, a mélyebbről származó, és feltehetőleg vízjégben gazdagabb anyagok vizsgálatára. A következő napokban a TEGA első mintájának 1000 Celsius-fokra hevítése szolgálhat új ismeretekkel, a mintavétel pedig a Snow White-árokban folytatódhat, amelynek alján a jelek szerint az ásás során már elérték az összefüggő jégréteget.

Animáció a lapát végén lévő anyagmintáról, amely a kamerától 11 milliméterre található. Az összetapadt szemcséket a robotkar a Snow White névre keresztelt mintavételi helyről emelte ki, és 30 mikrométeres részletek is megkülönböztethetők rajta. Ennek az anyagnak egy része került a MECA detektorba (NASA, JPL, Caltech, UA)