"Az lesz a fordulópont, ha a Curiosity szerves anyagot talál a Marson" - jelentette be Alfonso Davila, a NASA SETI Intézetének munkatársa. Sok szakember vár erre a mérésre, ha ugyanis nemcsak a Mars-meteoritokban, magán a bolygón is sikerülne ilyen molekulákra akadni, az látványosan igazolná, hogy érdemes vizsgálatokat végezni, és támpontokat adna, merre kell továbblépni. Néhány szerves molekula ugyanis még nem elég az élet kérdéskörének megválaszolásához.
A Viking űrszondák leszállóegységei az 1970-es években nem találtak szerves anyagot a Mars felszínén, bár az érzékenységük szerény volt a mai műszerekéhez képest. Egyes elgondolások alapján az sem kizárt, hogy az egyik műszerük által detektált gázfejlődés szerves anyagok oxidációjával keletkezett. A Mars felszíni kémiai környezetéről közben kiderült, hogy agresszív, és elpusztítja az odakerülő szerves összetevőket - azonban kis mélységben már lehetnek ilyen anyagok a bolygón. Erre utal a Mars felszíne alól kirobbant és a Földre hullott meteoritok némelyikének vizsgálata.
A Curiosity kis koncentrációban lévő szerves összetevőket is képes kimutatni, de azok pontos eredetének megértéséhez újabb űrszonda kell. A rover eredményei alapján kiderülhet, milyen esélyek voltak az élet egykori kialakulására a Marson, és milyen körülményekkel kell esetleg szembenézni napjainkban. A kutatók nemcsak a szerves anyagok azonosítására fordítanak kiemelt figyelmet, a legfontosabb biogén elemek dúsulásaira is figyelnek.
Noha a rover célja a marsi környezet lakhatóságának, az ebből a szempontból fontos tényezők időbeli változásainak megértése, elméletileg közvetlenül is kimutathat egykori életnyomokat. A legidősebb földi életnyomok izotópanomáliák, valamint sztromatolitok, amelyek élettevékenység morfológiai nyomaként maradtak fent, illetve itt említhetők a különféle mikrofosszíliák. Az egykori életnyomok azonosítása azonban még a Földön is nehéz - a Mars esetében sem várható, hogy gyorsan egyértelmű eredmény születik. Feltehetőleg több oldalról meg kell vizsgálni az esetleg érdekes objektumok biogén eredetét. Az alábbi táblázat azokat a lehetséges biomarkereket (életre utaló jeleket) sorolja fel, amelyeket elméletileg a rover képes azonosítani.
Mars Science Laboratory rover által megfigyelhető potenciális biomarker | Azonosítás módja (műszer) | Biomarker megbízhatósága (milyen erősen utal arra, hogy élettevékenységgel keletkezett) |
biogén eredetű szerves molekulák | mintavétel (SAM) | erős bizonyíték |
biogén gázok | mintavétel (SAM) | erős bizonyíték |
testfosszíliák | optikai megörökítés (MAHLI) | alkalmanként erős bizonyíték |
biológiai eredetű szerkezeti formák (pl. sztromatolit-jellegű alakzatok) | optikai megörökítés (MastCam, MAHLI) | ritkán megbízható |
földi biogén eredetű arányhoz hasonló mars izotóparány | mintavétel (SAM) | lehet erős érv, de ehhez pontosan kell ismerni a környezetet, keletkezés módját |
biomineralizáció (biogén eredetű ásványképződés, pl. váz) | kémiai és optikai elemzés (CheMin, ChemCam) | ritkán erős érv |
térbeli kémiai mintázat | kémiai és optikai elemzés (CheMin, ChemCam) | ritkán erős érv |
Juthat-e földi élőlény a Marsra?
A kutatók a marsi élet lehetőségét ma már nemcsak a Földtől teljesen elzárva vizsgálják, noha a bolygókat sokáig izolált környezetnek tekintették. Mára azonban kiderült, hogy az élőlények tetszhalott állapotban hosszú időt is kibírhatnak a világűrben, és ha egy másik égitesten szerencsés módon és helyen landolnak, fel is éledhetnek. Ezt képviseli a pánspermia elmélet, amelynek az elméleti lehetősége csekély, de nem nulla.
Az ősi Naprendszerben történt gyakori becsapódások és a kis távolság miatt sok kőzetanyag érkezett a Marsról a Földre, különösen az élet keletkezése környékén, majdnem 4 milliárd évvel ezelőtt. Ebben az időszakban a mai ismeretek alapján a két égitest felszíni viszonyai hasonlóak lehettek, ezért talán a Marson is kialakult az élet, és akár kapcsolatba is kerülhetett a földivel. Az ősi becsapódások révén több milliárd tonnányi meteorikus anyag robbant ki a Marsról, amelynek egy része később a Földre hullott, benne az esetleg kialakult életformákkal. Nem zárható ki tehát, hogy szoros kapcsolatban állt egykor a két égitest bioszférája, és így nem alaptalan a DNS keresése.
A fordított helyzet valószínűsége sokkal kisebb, a Föld nagyobb tömege és erősebb gravitációs tere miatt sokkal kevesebb anyag dobódhatott ki és landolhatott meteoritként a vörös bolygón. Mindez azonban csak feltételezés, de megfelelő anyagvizsgálati módszerrel akár igazolni is lehet. További fontos tényező, hogy a Mars a földinél kisebb tömege révén sokkal kevésbé lett aktív felszínű bolygó. Ennek megfelelően lényegesen több és idősebb nyom maradhatott vissza egykori felszíni viszonyaiból, mint a Földön. Ha tehát kialakult az élet a Marson, keletkezési körülményei sokkal jobban nyomozhatók, mint a földi élet esetében.
Eddig csak a Viking űrszondák végeztek biológiai kísérleteket a Marson (NASA)
Biológiai csúcsműszer a következő roveren
Az elmúlt évek biológiai és biokémiai kutatásainak eredményeként ma már készíthető olyan műszer, amellyel a fentiek igazolásához szükséges vizsgálat a Marson végrehajtható. A Curiosity főleg kémiai jellegű méréseket fog végezni, a kifejezetten biológiai vizsgálatokat csak későbbi űrszondákra tervezik. Ezek között az egyik legérdekesebb feladat a DNS keresése. Az ehhez szükséges műszer legkorábban 2018-ban indulhat a vörös bolygó felé, addig többek között az Atacama-sivatag kietlen vidékein fejlesztik (lásd a képet jobbra egy tesztroverrel). Ez a detektor nem aktív élettevékenységet mutatna ki, hanem élettevékenységre utaló nyomokat - ha a marsi életformák erősen hasonlítanak a földiekre.
Ebből a célból Maria Zuber (Michigan Institute of Technology) és kollégái a DNS és az RNS azonosítására alkalmas berendezést fejlesztenek ki. Az általuk készített SETG detektor neve a Search for Extra-Terrestrial Genomes, azaz Földön kívüli genomok keresése kifejezésből képzett mozaikszó. A műszer nemcsak keresni és azonosítani, hanem részletesen vizsgálni is tudja a DNS-t, így ki tudják majd zárni a földi szennyezés hatását.
A tesztek során a marsi anyagmintát vízben feloldják, majd úgynevezett polimeráz láncreakciót próbálnak végrehajtani. Ha DNS van a mintában, akkor a molekulái megsokszorozódnak, és fluoreszcenciás módszerrel már könnyen kimutathatók. A mérések során az úgynevezett 16S riboszomális RNS-egység áll a középpontban, amely a sejtek riboszómáiban lévő RNS-molekulák szerkezetét kódolja. Génszekvencia-elemzéssel meghatározható, pontosan hol is helyezkedik el az adott életforma az evolúciós törzsfán.
Ha az esetleg megtalált marsi élet vagy annak nyoma a földivel közös eredetű, akkor a fenti elemzés meg fogja mutatni, körülbelül milyen korai kettőjük kapcsolata, illetve mikor történt a szétválás a két bioszféra között. A mérés során fontos feladat az esetleges földi szennyeződések azonosítása és kiszűrése. Ha a vizsgált 16S szekvencia a Földön ismert törzsfa alsó részéhez kapcsolható, akkor a közös ősi eredet valószínűsíthető. Ha azonban a vizsgálat eredménye fiatalabb, sokkal később kialakult baktériumokhoz hasonló szekvenciát mutat, akkor földi eredetű szennyeződést mért a műszer. A vizsgálatot egy speciális, úgynevezett mikrofluid chip segítségével végzik, amelynek mérete és tömege csekély.
Bolygóvédelem A planetary protection, magyarul bolygóvédelem manapság fontos szempont az űrszondák és kísérleteik tervezésekor. Ide tartozik annak a módszernek és protokollnak a kidolgozása, amelynek megfelelően kezelik majd az első Marsról származó és a Földre hozott mintát. A szakemberek továbbá el akarják kerülni a földi eredetű mikrobák behurcolását a Marsra, egyrészt, hogy megelőzzék ottani elterjedésüket (bár a mai ismeretek alapján a felszínen erre kicsi az esély), másrészt mert meg is hamisíthatnak egy marsi életkereső mérést. |
A tervezett műszerrel a Mars ősi anyagából, a felszín alatti térségből vett mintát elemeznének. A berendezés által nyújtott ismeret akár a jövőben tervezett emberes Mars-utazás szempontjából is fontos lehet. Tudni kell ugyanis, hogy léteznek-e a bolygón olyan ősi életformák maradványai, esetleges túlélői, amelyek a földi élőlényekhez és az űrhajósokhoz hasonló biokémiát használnak, és elméletileg akár "meg is fertőzhetik" őket. A fentiekben vázolt műszer emellett abban is segít, hogy megállapítsák, mennyire szennyezi be egy ilyen expedíció földi eredetű, például elhalt biogén anyaggal a marsi környezetet.
A DNS azonosításához szükséges 2x2 centiméteres chip (balra) és terepi tesztelése a Copahue vulkán rendkívül savas (pH=1), Rio Agrio nevű vízfolyásánál (Ruvkin, Brophy)
A berendezést a következő három évben az argentin Copahue vulkán, illetve az antarktiszi szárazvölgyek területén tesztelik, és a tervek alapján a legkorábban 2018-ban indulhat a Mars felé. Egyes kutatók azonban szkeptikusak, és azt hangoztatják, előbb egyszerűbb életnyomokat kellene találni a bolygón, és csak aztán lenne érdemes DNS-t keresni. Az is fontos ellenérv, hogy a DNS hosszú időskálán tekintve nem stabil, míg sok más biomolekula tovább megmarad. Gyakran például az aminosavak úgynevezett kiralitását fontosabb mérési célként említik, mert ez sokkal tovább maradhat fent a marsi környezetben, mint a DNS. (A kiralitás a molekulák térbeli szerkezetével kapcsolatos. Két molekula összetétele pontosan megegyezhet egymással, miközben térben nem hozhatók fedésbe, mivel egymás tükörképei, akárcsak a bal és a jobb kéz.) A földi élőlények az úgynevezett balkezes aminosavakat preferálják, és ez a tulajdonság a Marson egyszerűbben lenne vizsgálható, mint a DNS esetleges jelenléte.
A DNS-azonosításon dolgozó kutatók azzal érvelnek, hogy speciális műszerük akár egyetlen DNS-molekulát is ki tud mutatni, miközben az egyéb biogén anyagokat kereső módszerek detektálási határa sokkal magasabb. A fejlesztés alatt álló műszer jelenleg nem nagyobb egy cipősdoboznál, és a tervek alapján ennél sokkal kisebb méretben is elkészíthető lesz, tehát nem lenne nehéz elhelyezni valamelyik jövőben induló roveren. Ugyanakkor azt elismerik a módszert fejlesztő kutatók is, hogy ha a marsi élet egyszer már kihalt, akkor feltehetőleg ma már nem találnak erre utaló DNS-t.