Našel rover Curiosity na Marsu známky života?

O tom, co nalezl rover Curiosity v marsovských vzorcích - a proč nálezy nemusí znamenat, že na Marsu kdysi existoval život. (délka blogu 5 min.)

Existoval na Marsu kdysi život? Jeho povrch je suchý, vyprahlý a navíc nemá Rudá planeta hustou atmosféru, která by se alespoň trochu podobala pozemské. To ovšem nevylučuje, že tomu tak bylo i v minulosti. Mars byl, jak se zdá, před několika miliardami roků pro život daleko vhodnější, než je dnes. Na jeho povrchu se mohly dokonce nacházet rozsáhlé oceány a říční koryta.  

Není však jisté, jestli tato příhodná fáze vývoje Marsu trvala dost dlouho na to, aby se mohly na planetě vyvinout jednoduché organismy - a nakolik se eventuální život na Marsu mohl zachovat do dnešní doby. Jeho povrch je sice aktuálně mrtvý, zbytky mikrobiálního života se ale mohly uchovat v podzemí. I na Zemi se různé bakterie vyskytují ve velkých hloubkách. 

Minulý život na Marsu by mohla prokázat existence různých organických sloučenin (takových jako chlormethan, dimethylsulfát nebo thiophen). Na Zemi jsou takovéto molekuly často produkovány mikroby, stejně jako všeobecně známý a daleko méně exotický plyn, metan. Stejně tak ale mohou být takové molekuly výsledkem anorganických chemických reakcí a se životem nemusí mít nic společného. 

Curiosity a zkoumání uhlíku na Marsu

Curiosity … je  marsovský rover, který startoval ze Země26. listopadu 2011. Přistání na Marsu proběhlo 6. srpna 2012.Na palubě má mimo jiné přístroj, který umí zkoumat izotopové složení různých chemických prvků ve vzorcích. 

Vědci si tentokrát vzali na mušku uhlík. Uhlík se v přírodě nachází v podobě hned několika různých izotopů (izotopy určitého prvku obsahují stejné množství protonů a elektronů v atomu, jejich jádra se ale liší počtem neutronů). 

Ze zkušenosti na Zemi víme, že se v organické hmotě nejlépe uplatňuje uhlík se šesti neutrony v jádře. Vědci to vysvětlují prostorovou konfigurací atomu, která se může u těžších izotopů lišit. Organická hmota pak vykazuje oblibu určitého izotopu právě proto, že se takový atom lépe zabudovává do často značně komplikovaných molekul. 

Na Zemi to konkrétně znamená, že pokud nalezneme ve vzorcích uhlík s malým podílem C13, můžeme si být jistí, že má takový vzorek organickou minulost.

To nemohli vědci nechat bez povšimnutí - a tak vybavili rover Curiosity mimo jiné také přístroji, které mohou provést danou analýzu a zjistit, jak to vypadá s izotopovým zastoupením ve vzorcích marsovského uhlíku. 

Rover nabral v kráteru Gale, kde se nachází, více než 30 vzorků z vrtů v různých oblastech a různých typech povrchového materiálu. Dvacet čtyři z těchto vzorků byly analyzovány přístroji v roveru: pomocí laserového hmotnostního spektrometru bylo zjištěno jejich izotopové složení. 

Zjistilo se,  že řada z nich skutečně obsahuje netypické zastoupení uhlíku-13, tedy izotopu, jehož absence by mohla být vysvětlena organickým původem vzorku, pokud by se jednalo o vzorek pozemský. 

Situace ale bohužel není úplně jednoznačná. Ve vzorcích se našly takové podíly izotopů, které neodpovídají těm pozemským. Vědci navrhli tři různá vysvětlení. 

Vysvětlení pomocí vesmírného prachu 

Uhlík se zvláštním izotopovým složením vůbec nemusí mít marsovský původ. Zhruba jednou za 100 milionů let se sluneční soustava na své cestě Galaxií setkává s oblaky molekulárního prachu. To znamená, že se na povrch planet může dostat prach, který má méně izotopu C-13. Ve vesmíru se totiž skutečně podobný materiál vyskytuje, jak ukázala analýza meteoritu Allende. Ten obsahuje o 206 ppm (part per million) méně izotopu C-13, než běžné pozemské vzorky. 

Pokud se tento materiál vyskytuje v blízkém vesmírném okolí, není vyloučeno, že i Mars nebo Země v minulosti prodělaly období, kdy se prach s podobným podílem těžkého izotopu uhlíku dostal na jejich povrch z vesmíru. Prach se mohl například usadit na pradávných marsovských ledovcích a pak se koncentrovat v oblastech, kam jej zanesla tekutina po jejich částečném roztání. 

Vysvětlení pomocí fotochemických reakcí

Druhou možností by byly fotochemické reakce různých uhlíkatých sloučenin (například oxidu uhličitého nebo metanu) v atmosféře Marsu. Pod vlivem vysokoenergetického UV záření, přicházejícího ze Slunce, mohly tyto reakce vést k tvorbě a ukládání organických molekul. Z laboratorních experimentů víme, že takové reakce mohou vést k selektivnímu obohacení těžšími izotopy uhlíku.

Tato varianta má ale jeden háček. Rozdíl v koncentracích izotopu C-13 je na Marsu příliš vysoký na to, aby se dal vysvětlit pouze fotochemickými reakcemi. Nejpřijatelnější vysvětlení by nabízela fotochemická přeměna CO na formaldehyd. Experiment ale v atmosféře Marsu zatím takové proměny neprokázal. 

Třetí - a velice opatrně zmiňovaná možnost - život na Marsu

Poslední možnost se bude jistě líbit všem, kdo by rádi prokázali, že se na Marsu kdysi (nebo dokonce i dodnes) vyskytoval život. 

Podobně jako na Zemi pak mohli mikrobi zpracovávat uhlíkové sloučeniny a produkovat například metan. Z měření orbitálních sond a roverů víme, že k emisím metanu na Marsu skutečně dochází. Jejich původ je ale stále ještě nejasný a může být způsoben i některou z anorganických chemických reakcí. 

Tento scénář by také mohl vysvětlit, proč obsahuje část marsovských vzorků vedle nízkých hodnot C-13 také redukovanou síru. Odpovídalo by to situaci na naší vlastní planetě, kde je využití metanu mořskými bakteriemi spojeno s chemickou reakcí, která redukuje sírany (redukce - chemický proces, který se dá zjednodušeně vyjádřit jako opak oxidace). 

Ale i takové vysvětlení má jednu důležitou vadu na kráse. Na Zemi se nacházejí důkazy o pravěkých bakteriálních kobercích (zodpovědných za podobné jevy), které ovšem na Marsu chybí. Což zase naopak nemusí nic znamenat - možná jsme je zatím zkrátka jen nenašli. 

Možná jsou pravdivá dokonce všechna tři vysvětlení. Na základě dnešních znalostí se pouze zatím nedá přesně určit, který z těchto tří jevů má zvláštní izotopové složení uhlíku na Marsu na svědomí. Možná je i nějaká další varianta, kterou vědci zatím neznají nebo nebrali v potaz. Věc tedy zůstává napínavá - a my se můžeme těšit na další výsledky bádání. 

Zdroj: doi: 10.1073/pnas.2115651119