Indul a marsi életvadász

Az előző évek eredményei alapján bizonyossá vált, hogy a Mars felszínén egykor víz folyt, és a mainál jóval melegebb volt a klíma. Ahol pedig víz volt, ott élet is lehetett, ha mégoly kezdetleges módon, baktériumok formájában is. Ezért indítja el a NASA az eddigi legnagyobb, legjobban felszerelt felszíni kutatóegységét néhány napon belül. A Curiosity eredményei alapján kiderülhet, milyen esélyek voltak az élet egykori kialakulására a Marson, és milyen körülményekkel kell esetleg szembenéznie napjainkban.

Az előző nagy fejezet három éve zárult le a Mars kutatásában. Az amerikai Phoenix-űrszonda küldetése egyértelmű siker volt: közvetlenül igazolta a felszíni és felszín alatti vízjég jelenlétét, és felfedezte a sarkvidéki éghajlatváltozások nyomait. Az eredmények alapján a sarkvidéki térségben egykor folyékony víz is lehetett a felszín alatt, ahol akár szélsőséges körülményeket kedvelő életformák is létezhettek. Ezzel a NASA gyakorlatilag lezárta a víz utáni kutatást, és a következő nagy szonda már az élet nyomait keresi.

A Curiosity - azaz kíváncsiság; hivatalosan Mars Science Laboratory - nevű marsjáró a tervek szerint szombaton startol Floridából, majd fél éven keresztül utazik a Mars felé, ahol technikailag példátlan módon landol egy hatalmas üledékes hegy lábánál, hogy kiolvassa a kőzetekből a Mars és esetleg az élet történetét.

Lehetne élet a Marson

A Mars a Földhöz leginkább hasonló égitest a Naprendszerben. A Földhöz hasonló naptávolságban kering, így felszínén kedvező légköri viszonyok esetén időnként létezhet folyékony víz. A Mars szilárd felszínű kőzetbolygó, számos fizikai jellemzője hasonló a földiekhez. A nappalok és éjszakák szinte ugyanolyan hosszúak. A bolygó tengelyferdesége következtében a Marson is vannak évszakok, és felszínén számos változás figyelhető meg napjainkban - ugyanakkor a marsi gravitáció csak harmada a földinek.

A mai Mars azonban kevéssé alkalmas az általunk ismert élet befogadására. Bár a bolygó egyenlítőjének környékén időnként fagypont fölé kúszik a hőmérő higanyszála, globálisan mégis hideg égitest: a felszíni átlaghőmérséklet -54 Celsius-fok (a Földé +15 Celsius-fok). Ez az alacsony hőmérséklet az anyagcsere-folyamatok sebessége és a folyékony víz megjelenése szempontjából egyaránt kedvezőtlen. A légkör igen ritka, a felszíni légnyomás átlagosan mindössze 6 mbar. A légkör 95%-a szén-dioxid, oxigén csak nyomokban fordul elő. Ózonréteg nincs, a felszínt intenzív ultraibolya-sugárzás bombázza.

A Földhöz hasonlóan a Marson is minden olyan kémiai elem rendelkezésre áll, amely az általunk ismert, szénalapú élethez szükséges. Ugyanakkor a kéreg felső, felszíni rétege erősen oxidált (innen a Mars "rozsdás" színe). Az élethez szükséges energia alapvetően két forrásból származhat: a Nap energiájából (fotoszintézis), illetve különféle szervetlen vegyületek redukálásából (kemoszintézis) - elvben mindkettőre van lehetőség a Marson.

A bolygó felszínén sok idős vízfolyásnyomot látunk, emellett a különböző elmállott agyagásványok is arra utalnak, hogy egykor meleg és nedves viszonyok uralkodtak a bolygón. Az előző két marsjáró, a Spirit és az Opportunity megerősítette a karbonátásványok jelenlétét a felszínen, ezek is az egykori melegebb és nedvesebb környezetben keletkeztek. A Marson tehát keletkezése után hasonló viszonyok lehettek, mint a Földön - ahol mintegy 3,8 milliárd évvel ezelőtt született meg az élet. A kezdeti enyhe és kellemes viszonyok azonban nem tartottak sokáig a bolygón, az egykori víz ma már jéggé fagyva fordul elő a bolygón.

Az Opportunity fényképezte le ezt a rétegzett sziklafalat egy marsi kráterben. A rétegek vízben is leülepedhettek

Hol lehet élet a Marson?

Fejlődése során a Mars fokozatosan elvesztette légkörének nagy részét, ezzel pedig az életre káros sugárzások elleni légköri pajzsokat (pl. az ózonréteget) is. A légnyomás drámai módon lecsökkent, az üvegházhatás mérséklődött, a bolygó lehűlt, a víz pedig a poláris jégsapkákba és a felszíni törmelékbe, az ún. regolitba fagyott. Mintegy 3,5 milliárd évvel ezelőtt ez az esetleges marsi élet abortuszát jelenthette: ha voltak is élőlények a bolygón, folyékony víz hiányában nem vagy csak nagyon elszigetelt ökológiai fülkékben (élőhelyeken) maradhattak életben. A folyékony víz tartós hiányát ugyanis még a legszélsőségesebb környezeti tényezőkhöz alkalmazkodni képes életformák sem képesek elviselni.

Maximum néhány millió éves folyásnyom a Marson. A kékes területek ma is halmozódó jeget jeleznek,
a kérdés, hogy a lerakódott anyag mikor tud megolvadni

A mai Marson az alacsony hőmérséklet és a kis légnyomás miatt lehet nagyon ritka a folyékony víz. A vízjég 0 Celsius-fokon megolvad, majd közel 4 fokon már forrni is kezd. Ennek ellenére elképzelhető, hogy főleg az olvadáspontot csökkentő sók bőséggel fordulnak elő a felszínen, amelyek a párolgást is gyengítik. Elméletileg a víz fagyáspontja akár -40 Celsius-fokig is csökkenhet.

Folyékony vizet egyértelműen még nem találtak sehol a Marson, de akadnak olyan érdekes helyszínek, ahol nagyobb az előfordulásának esélye.

• Közepes és magas szélességeken fekvő kráterek lejtői. 2000 közepén jelentették be, hogy ma is létezhetnek felszíni vízfolyások a Marson. Az erre utaló felszínformák az igen fiatal, hirtelen lefolyással keletkezett vízmosások, illetve a víz által szállított és lerakott anyagból álló legyező alakú hordalékkúpok. A legtöbb ilyen forma a déli féltekén, a 30. és 70. szélességi körök között fordul elő. A vízfolyások feltehetőleg korábban lerakódott hó- és jégkupacokból indultak az elmúlt 100 ezer - millió évben.
• A Hellas-medence mély területein, ahol az átlagosnál nagyobb a légnyomás, megfelelő fagyáspontcsökkentő anyagokkal keveredve időszakosan szintén van esély a víz megjelenésére.
• A krioszféra alatt, elsősorban azokon a területeken, ahol a bolygó belsejéből érkező hőáramlás intenzitása nagyobb. (A krioszféra a kéreg felszínközeli rétege, amelynek finomszemcsés kőzettörmelékből álló anyagát vízjég cementálja össze. Valószínűleg az egykori felszíni vízkészlet nagyobbik részét tartalmazza). A bolygó belső hője egyes területeken megolvaszthatja a krioszféra vízjégkészletét, így a kéregben folyékony vizet tartalmazó területek alakulhatnak ki. Itt fordulhatnak elő például olyan organizmusok, amelyeket a közelmúltban fedeztek fel a földkéregben, egészen 3 kilométeres mélységig. Az extremofil (szélsőséges környezeti viszonyokat kedvelő) szervezetek e legutóbb megismert képviselői egyszerűen a bazalt ásványinak kémiai átalakításából nyerik energiájukat, s nem igényelnek semmilyen más külső energiaforrást. Azt azonban nem ismerni jelenleg, hogy milyen ütemben nő a Mars felszín alatti hőmérséklete lefelé haladva.
• A pólussapkák alján, tólencsék formájában. Akárcsak a Földön, a marsi jégsapkák esetében is elképzelhető, hogy a jégpáncél alatt eltemetett tavak léteznek. Ilyen például az antarktiszi Vosztok-tó, amelyben az eddigi jelek alapján jelen vannak élő szervezetek (mintavétel még nem történt, nehogy elszennyezzék a hosszú ideje elzárt ökoszisztémát).
• Egyes területeken kora reggel, az éjszaka kicsapódott hó szublimációja közben vékony, mikroszkópos vastagságú vízhártya jelenhet meg a felszínen.

A Phoenix-űrszonda leszállóhelye az északi sarkvidéken volt. Itt a felszín alatt néhány centiméterrel jég van, amely az éghajlatváltozások révén alkalmanként talán meg is olvad. A Phoenix lábán megfigyelt világos foltok vagy cseppek némelyike mintha méretet és helyzetet változtatott volna a küldetés alatt. Elképzelhető, hogy ezek sós vízcseppek voltak, amelyek a nagy hidegben sem fagytak meg

Túlélés a zord Marson

A jelenlegi hideg, száraz és ultraibolya sugárzásokkal bombázott felszínen nem lenne egyszerű megélnie még egy ellenálló baktériumnak sem. Azonban az időszakos olvadások (éghajlat- és besugárzás-változás, vulkáni aktivitás, hegyomlás miatt) során nem lehetetlen, hogy egyes extremofil szervezetek időszakos életműködést folytassanak, majd a környezeti tényezők rosszabbra fordulásával (vagyis a kiszáradáskor) ezt átmenetileg felfüggesszék (lásd a földi baktériumspórák esetét).

Vulkánok: hő és nedvesség együtt: Az élet keresése szempontjából ideális helyszínek a vulkánok, amelyek azon túl, hogy meleget adnak, jeget is olvasztanak. A felszín alatt cirkuláló meleg vizes oldatok ideálisak a különféle kémiai reakciókhoz, amelyek között akár a földi élet megszületéséhez vezető folyamatokhoz hasonlók is felléphettek.

Forrás: NASA, JPL

Balra a Nili Patera vulkán látképe, az előtérben lévő világosabb foltok az ősi hévforrásokból kivált ásványok (Mustard, Brown, NASA, JPL)

A fenti képen lévő világosabb foltok olyan ősi, sziliciumban gazdag ásványkiválások lehetnek, amelyek egykori forró vizes hévforrásokból válhattak ki. Ha egykor a területen valóban voltak élőlények, azok konzerválódhattak az ott kivált kristályok alkotta kőzetben.

A marsi körülményeket utánzó földi kísérletek során azt tapasztalták, hogy számos földi baktérium képes megélni marsi felszíni viszonyok között, ha naponta legalább néhány percre folyékony vízhez jut, illetve védi valami az erős ultraibolya sugárzástól. Egyes antarktiszi algafajok is kifejezetten jól bírják a megfagyást és kiolvadást, és akár évekig is képesek életben maradni anélkül, hogy mérhető anyagcseréjük lenne. Ezek a fajok a kiszáradással és az erős sugárzással szemben is igen ellenállók.

Mit keressünk a Marson?

Fontos leszögezni, hogy amikor a marsi életről beszélünk, akkor ezen az általunk ismert élethez hasonló életformákat értünk, mivel csak földi analógiákból, tapasztalatokból és vizsgálati módszerekből indulhatunk ki.

Egyre több bizonyíték utal arra, hogy négymilliárd évvel ezelőtt a Mars sokkal melegebb és nedvesebb égitest volt, mint napjainkban (lásd a fantáziarajzot jobbra). A Mars Global Surveyor űrszonda által feltérképezett globális domborzati viszonyok arra utalnak, hogy az egykori nedves Mars felszíni vízkészletének jelentős része az északi területeken gyűlt össze, egy hatalmas óceán formájában. A nagyobb medencéket, krátereket és más mélyedéseket pedig tavak, illetve tengerek töltötték ki. A folyóvölgyek és a közelmúltban felfedezett, felszín alatti víztartó rétegekből történő vízfolyások nyomai, illetve a minden valószínűség szerint vízben lerakódott üledékes rétegsorok is arra utalnak, hogy egykor tényleg stabilan létezhetett folyékony víz a felszínen. A légkör vastagabb és magasabb hőmérsékletű lehetett, a felszínt mágneses és légköri pajzsok védték a káros sugárzások ellen. Ilyen körülmények között - amely hasonló lehetett az akkori Földéhez - a lehetőség talán adott volt arra, hogy megjelenjen az általunk ismert élet.

Az új marsjáró még a tesztelés alatt

Az élet - ha megjelent - a meleg hévforrások környékén alakulhatott ki. 3,5-4 milliárd évvel ezelőtt a Mars vulkanikusan aktív égitest volt, s számos hidrotermális környezet létezhetett, ahol a víz, a hő és a kéregből kioldott ásványi anyagok egyaránt rendelkezésre álltak. A földi baktériumok genetikai elemzése azt mutatja, hogy legvalószínűbb közös ősük egy ún. hipertermofil (az extrém magas hőmérséklethez alkalmazkodó) faj lehetett, vagyis a földi élet a hévforrások környékén vehette kezdetét.

Talán még izgalmasabb lenne az a lehetőség, ha a Földnél kisebb tömegű és ezért gyorsabban lehűlő Marson korábban lettek kedvezőek a viszonyok a víz megjelenésére az összeállás utáni forró állapotot követően. Ha a vörös bolygón megtörtént meg az átmenet élettelen és élő között, egyes élőlények meteoriokban belsejében átvándoroltak a másik bolygóra, például a Földre, "gyarmatosítva" azt, amire épp a hasonló környezet miatt volt meg minden esélyük. (Ilyen és hasonló elképzeléseket foglal magába az ún. pánspermia-elmélet, amelynek alapja, hogy az élet vándorolhat az égitestek között.)

Forrás: NASA, JPL

A leghíresebb marsi meteorit az ALH 84001, amelyet az Antarktiszon találták 1984-ben. A kőzet a Marson keletkezett, mintegy 4,1 milliárd évvel ezelőtt - tehát a bolygó ősi időszakának nyomait őrzi. Nem sokkal megszilárdulása után, mintegy 3,9-4,0 milliárd éve anyagában karbonátos ásványok váltak ki, feltehetőleg vizes közegben és a légköri szén-dioxid közreműködésével. A meteorit közel 16 millió éve egy nagy becsapódás nyomán lökődött ki a Marsról, majd 13 ezer évvel ezelőtt hullott a Földre.

Évek óta folyik a vita az ALH 84001-ben talált anyagok eredetét illetően. Egyes szakemberek véleménye alapján a kőzetben lévő úgynevezett policiklusos aromás szénhidrogének, különféle nem egyensúlyi ásványegyüttesek, magnetitkristályok láncai, valamint mikrofossziliákra emlékeztető alakzatok együttesen legvalószínűbben élettevékenységgel keletkeztek, tehát egykor élet volt a bolygón. Sokan azonban mindezt nem tekintik elégséges bizonyítéknak - és a kérdés azóta sincs eldöntve.

Mai élőlényekre is utalhat a metán

Nem zárható ki, hogy ha kialakult az élet az ősi Marson, akkor elszigetelt helyeken (ökológiai fülkékben) máig fennmaradt. Az európai Mars Express-űrszonda 2004-ben metánt talált a vörös bolygó légkörében. A megfigyelések alapján a gáz viszonylag kis koncentrációban fordul elő, és az észlelt mennyiséget elméletileg a közelmúlt (30-50 millió éve történt) aktív vulkáni tevékenysége is magyarázhatja. Ugyanakkor a biogén eredetet sem lehet kizárni. A légköri metán a Nap sugárzásától folyamatosan bomlik, ezért valahonnan folyamatos utánpótlást kell kapnia a Marson is. A Földön a légköri metán nagyobb részét az élőlények termelik vizes közegben, szén-dioxidot, hidrogént, valamint vulkáni hőt felhasználva. Ezek az életformák egyébként bolygónk legősibb élőlényei közé tartoznak.

A Marsnál egyelőre nem tudni, hogy hasonló-e a helyzet, de a metán származási helye minden esetben érdekes az asztrobiológiai kutatások szempontjából. Nem csupán esetleges élőlényekre utalhat, ha vulkáni tevékenység hozza létre, akkor is fontos nyomjelző: ekkor a felszín alatti magmaforrás még talán meleg állapotban van, amely környezetében jeget olvaszthat, szintén érdekes környezetet teremtve az esetleges élet számára.

A tervek szerint november 25-én startoló Mars Science Laboratory tulajdonképpen egy olyan robotgeológus, amely az ősi marsi kőzetek vizsgálatával válaszolhat arra a kérdésre, hogy volt-e élet a Marson. Az eddigi legösszetettebb kutatási program potenciális eredményei között pedig a mai esetleges élet felfedezése is szerepel.

Rajz a Marson dolgozó új szondáról. Érkezés 2012 augusztusában