Lehetünk marslakók is - az élet terjedése a világűrben

Az elmúlt évek kutatási eredményei alapján egyre inkább elképzelhetőnek tűnik az, ami korábban jobbára csak a tudományos-fantasztikus könyvekben fordult elő: az élet spontán vándorlása a világűrön át. Az úgynevezett pánspóra vagy pánspermia elméletek ezt a lehetőséget vizsgálják: a kutatók extrém viszonyokat is túlélő egysejtű, főleg sejtmag nélküli életformákat, úgynevezett extremofileket tanulmányoznak, például mesterséges meteoritokban. 

Mindezek vizsgálatára indították az LDEF műholdat, amelyen spórákat is elhelyeztek, és amely 1984-1990 között keringett a Föld körül. Az űreszköz hazaszállítása után a baktériumspórák közel kétharmada életképesnek bizonyult.

Bacterium subtilis (NASA)

Célirányosabb és modernebb kutatást jelentenek ezen a téren az orosz FOTON műholdak fedélzetén elhelyezett BIOPAN kísérletek. Ezek során két hétig vákuumnak, a világűr sugárzásainak és extrém hőmérsékletének tettek ki élőlényeket (főleg mikrobákat, növényi magvakat), valamint szerves anyagokat. A tetszhalott állapot után a Földön érdekes eredményeket adtak a Bacterium subtilis képviselői, amelyeket agyagban, vörös homokkőben, valamint a Millbillillie meteorit és a Zagami marsi meteorit anyagában, továbbá szimulált marstalaj mintákban helyezték el.

A világűr körülményeinek közvetlenül kitett példányoknak közel egymilliomod része maradt csak életképes, ellenben azoknál az egyedeknél, amelyeket kőzetszemcsékkel kevertek össze, 50-90% között volt a túlélési arány. Kiderült továbbá, hogy nem csupán a spóraképzésre képes élőlények élhetnek túl egy űrbeli utazást. Ezek között említhető a Synechococcus cianobaktérium, amely populációjának közel negyede életképes maradt.

A BIOPAN kísérlethez hasonló a MarsTox, amelyben szimulált marsi regolitmintába (szimulált marsi talajba) helyeztek baktériumokat. Ezeket szerény sugárzásvédelemmel is ellátták a Föld körüli pályán, amely a Mars felszínéhez közeli sugárdózist eredményezett a mintánál. Itt a marstalaj mérgező hatását és az erős ultraibolya sugárzás következményeit együttesen vizsgálták. A MarsTox I. a FOTON M-2 kísérlet keretében 2005-ben, a MarsTox II. a FOTON M-3 fedélzetén 2007. szeptember 14. és 26. között üzemelt a Föld körüli pályán. Utóbbinál már a Mars légköri portartalmának következményét is megpróbálták figyelembe venni a teszt kialakításakor. A várakozásoknak megfelelően a marsihoz hasonló körülmények között jobban túlélték a baktériumok az űrutazást, mint a vákuumnak közvetlen kitett esetben. Ugyanakkor a minta kémiai mérgező hatása nem volt kimutatható.

A Biopan kísérlet mintatartó szerkezete (ESA)

Elmondhatjuk tehát, hogy rövidebb, néhány hetes időtartamot sok mikroorganizmus bír ki úgy a világűrben, hogy utána ismét életképes lehet. Mindebben közreműködhet a kiszáradt állapot, amikor a testükben kevesebb a H₂O molekula, amelyek a nagyenergiájú sugárzások miatt felbomolva aktív gyököket hoznak létre, roncsolva a sejtek anyagát.

A baktériumok űrbeli túlélési képességéről véletlenül a Surveyor-3 holdszonda is szolgált ismeretekkel. Ez az űreszköz 1967. április 17-én landolt a Holdon, kameráját később az Apollo-12 expedíció visszahozta a Földre. A felbocsátás során nem sterilizált szondán baktériumok is maradtak, amelyek két és fél évet töltöttek el égi kísérőnkön, változóan alacsony és magas hőmérséklet között, a vákuumnak és az erős sugárzásoknak kitéve. A földi vizsgálatok során a kamera belsejében lévő fóliában életképes Streptococcus mitis baktériumokat azonosítottak, amelyek a hosszú űrbeli tartózkodás után is életképesek voltak.

Leszállás egy "élhető bolygón"

Amennyiben az élőlény tetszhalott, de életfolyamatokra még képes állapotban túléli az űrutazást, egy légköri belépést is el kell még viselnie, ha kedvező felszíni körülmények közé akarjuk juttatni. A légköri belépéskor lezajló események függenek a test tömegétől, sebességétől, érkezési szögétől és a légköri sűrűség függőleges eloszlásától.

A legkisebb testek jelentős súrlódás nélkül még a magasban lelassulnak, majd lassan ülepednek a felszín felé. Erős felhevülés itt nincs, és a kis méret és tömeg miatt csak vékony kőzetanyag burkolhajta a sejteket. A nagyobb testek a légkörben felizzanak, és eközben lassulnak le. Gyakran teljesen megsemmisülnek, esetleg felrobbannak a magasban - ugyanakkor le is lassulhatnak, majd szabadeséssel lehullanak. A legnagyobb objektumok végig megőrzik nagy sebességüket, és a felszínnel találkozva hatalmas robbanással semmisülnek meg.

A legkisebb testeknél tehát nincs felhevülés, itt azonban csak rövid űrbeli tartózkodás lehetséges veszélyes sugárterhelés nélkül. A nagyobbaknál a beborító kőzetréteg miatt jobb a sugárvédelem, de itt erősen fel is hevül a test, és egy meteorit belsejében lehet csak túlélni a légköri fékeződést. Mindezeket mesterséges meteoritokkal vizsgálják.

Teszt mesterséges meteorokkal

A FOTON-M3-szonda 2007. szeptember 14-én indult egy Szojuz-U hordozórakétán, fedélzetén közel 400 kilogrammnyi felszereléssel, közte a STONE-6 jelű kísérlettel. Utóbbi egy mesterséges meteoritokkal végzett tesztsorozat része, amelynek célja megállapítani, milyen hatások érnek egy élőlényt vagy egy fosszíliát egy test belsejében, amikor az a Föld légkörében felizzik.

A STONE-6 leszállt (Europlanet-eu.org)

A sorozat a STONE-1 kísérlettel kezdődött még 1999-ben. A vizsgálatok során egy-egy kapszula tér vissza a Föld körüli pályáról bolygónkra, ennek során 7-8 kilométer/másodperces sebességgel lép be a légkörbe. Ez nem sokkal marad el a természetes meteoritoknál jellemző 12-20 kilométer/másodperces átlagsebességtől. A visszatérő egység külső felületére különböző kőzetmintákat rögzítettek, és a landolás után a légköri súrlódás, valamint a magas hőmérséklet hatását vizsgálták rajtuk. Egyes minták hátoldala (amely a szonda testével, és nem a légkörrel érintkezett) Chroococcidiopsis cianobaktériumokat is tartalmazott.

A STONE-6 kísérletben a visszatérő kapszula külső felületén helyezték el a mintákat, köztük üledékes kőzeteket és bazaltokat. A egység 12 napos Föld körüli keringés után 2007. szeptember 26-án landolt. A minták egyike 3,5 milliárd éves vulkáni homokból álló, összecementált üledék volt, amely az ausztráliai Pilbaraból származik. Ennek közel fele elizzott a visszatérés során, de a mélyebben lévő és fosszíliákat tartalmazó részében lévő idős biogén szerkezetek felismerhetők maradtak. Egy 350 millió éves agyagkőnek pedig közel 30%-a maradt meg épségben.

Egyúttal kiderült, hogy miközben körülbelül 1700 Celsius-fok lépett fel a minták felületén, az élőlényeket a körülbelül 2 centiméter vastag kőzetréteg nem tudta megvédeni a magas hőmérséklettől. A cianobaktériumok nem élték túl a visszatérést a minta belső oldalán, azonban fosszíliáik (akárcsak a kőzetmintákban lévő idős fosszíliák) a lehullás után is felismerhetőek maradtak. Mindeközben jelentős ásványtani átalakulások történtek a kőzetekben. Talán vastagabb, esetleg gyengébb hővezető képességű kőzeteknél kedvezőbb a helyzet, és nem melegszik fel annyira a belső részük.

Animáció a Foton-M3-szondáról a Föld körüli pályán, amelyen a sugárzásokat vizsgáló BIOPAN és a légköri felizzást elemző STONE kísérleteket is elhelyezték (ESA)

Kiderült emellett, hogy a korábbi feltételezésekkel ellentétben a földihez hasonló üledékes eredetű kőzetek is egyben maradhatnak a légköri belépés során. Eddig ilyen marsi meteoritokat nem találtak, ezért azt feltételezték, hogy az üledékes marsi kőzetek teljesen elizzanak, illetve szétdarabolódnak a légkörben. Az új eredmények alapján azonban elképzelhető, hogy ilyenek is landoltak már a Földön. Hiányukat az eddig felfedezett meteoritok között talán az magyarázza, hogy könnyen lebomlanak - valamint az eleve sötét kőzetekre vadászó meteoritkutatók talán nem is figyeltek fel a világos, üledékes meteoritokra. Mindezek fellett a marsi meteoritok származási helyével kapcsolatban sok még a tisztázatlan kérdés; úgy fest, hogy többségük valamiért a kiemelkedő Tharsis-hátság vidékéről származik, ahol nem üledékek, hanem vulkáni kőzetek jellemzőek.

Az inaktív állapotban eltöltött maximális időt tekintve nincs egyetértés a kutatók között. A néhány millió éves tetszhalott állapot utáni "feléledést" már széles körben elfogadják, de azon még vitatkoznak, hogy 30-40 millió éves, földi kőzetekben talált baktériumokat sikerült-e már kísérletek során feléleszteni - az ilyen mérések kivitelezése ugyanis igen nehéz, és az eredmények bizonytalanak. Egy új-mexikói sókristályban talált 250 millió éves baktériumok egy kutatócsoport szerint életképesek voltak - de itt a laboratóriumi eredmény szintén bizonytalan.

Összefoglalás

Mai ismereteink alapján tehát nem tűnik lehetetlennek, hogy életképes mikrobák jussanak ki a világűrbe, és landoljanak egy másik égitest felszínén. A lehetőséggel kapcsolatos számadatok azonban még bizonytalanok. Az eseményre természetesen nagyobb az esély egy-egy bolygórendszeren belül, planéták között, mint az egymástól sokkal távolabbi, eltérő csillagok körüli bolygók viszonylatában.

Az Allende meteorit (NASA)

A Naprendszerben a pánspóra lehetősége elsősorban a Föld és a Mars esetében érdekes. Mivel bolygónk gravitációs tere erősebb a Marsénál, kevesebb földi meteorit landolt a vörös bolygón, mint fordítva. Az ilyen "bolygóközi anyagcserére" főleg a Naprendszer korai időszakában került sor, amikor gyakoribbak voltak a becsapódások. Érdekes belegondolni, hogy a gyorsabban hűlő Marson talán korábban lett annyira hűvös a felszín, hogy ott a folyékony víz megjelenjen.

A Marson tehát elméletileg korábban válhattak kedvezőbbé a körülmények az élet kialakulására, mint a Földön. Ha pedig ez megtörtént, akár sok meteoritban a Földre is eljuthattak az első "marslakók", amelyek itt jobb körülményeket találhattak, mint saját bolygójukon - de mindez egyelőre csak elméleti lehetőség. Fontos megemlíteni, hogy ha a földi élet eredetét a világűrből érkezett élőlényekkel magyarázzuk, azzal még nem adtunk választ magának az életnek a kialakulására. Utóbbira mai ismereteink alapján az ősi Földön is jó esélyek voltak - nem ezért vizsgálják tehát a szakemberek a fenti modelleket.

MTA-SE Biofizikai Kutatólaboratórium

Nem a pánspóra elgondolás része, de ide kapcsolódó és napjainkra elfogadott tény, hogy az ősi Földre nagy mennyiségben hullottak szerves anyagot, köztük aminosavakat is tartalmazó meteoritok a világűrből. Ezek feltehetőleg közreműködtek az élet születését megelőző prebiológiai anyagfejlődésben.

A pánspóra elmélettel kapcsolatos vizsgálatokból hazánk is kiveszi a részét. A szerves anyagoknak az erős ultraibolya sugárzás közepette bekövetkezett átalakulását tanulmányozzák az MTA-SE Biofizikai Kutatólaboratóriumában. A Rontó Györgyi és Bérces Attila közreműködésével, az Európai Űrügynökség és a Magyar Űrkutatási Iroda támogatásával itt dolgozó kutatók a világűrben végrehajtott kitettségi vizsgálatokban vesznek részt, mint arról korábbi cikkünkben beszámoltunk. A magyar közreműködéssel készült EXPOSE-R jelű egység 2008 november végén került fel a Nemzetközi Űrállomásra (ISS), és december 23-án telepítették a Zvezda modulra.