Lamparcie cętki na Marsie. Czy to ślady dawnego życia?

Powierzchnia Marsa jest najbardziej podobnym do Ziemi miejscem w Układzie Słonecznym: ma atmosferę, niemal nierozróżnialne (na pierwszy rzut oka) skały od naszych i ukształtowanie terenu do złudzenia przypominające niektóre pustynne miejsca na naszej planecie. Co więcej, w dalekiej przeszłości, ponad 3,8 mld lat temu, rozróżnienie zdjęcia wykonanego na powierzchni Czerwonej i Błękitnej Planety byłoby niezwykle trudnym wyzwaniem. 

Poszukiwanie życia na Marsie

Na Marsie atmosfera była wtedy dużo gęstsza (m.in. dzięki zdecydowanie bardziej dziarskiej aktywności wulkanicznej), występowała woda w stanie ciekłym. Bywało pochmurnie, czasami padał deszcz i śnieg, płynące rzeki erodowały doliny, usypywały delty, tworzyły jeziora, a nawet wielkie morze na północnej półkuli. W skrócie, warunki do życia były całkiem przyjemne. Wiemy też, że w tym samym czasie w ziemskich oceanach można było znaleźć coś żywego. 

Skoro na obu planetach warunki były tak zbliżone, nie ma powodów, żeby myśleć, że życie na Marsie byłoby niemożliwe. Dlatego przez ostatnie dziesięciolecia większość planetarnych misji kosmicznych kierowało się ku temu ciału niebieskiemu.

Udało się dzięki nim bardzo wiele dowiedzieć o Czerwonej Planecie i ustalić, że Mars był w przeszłości jeszcze bardziej podobny do Ziemi, niż nam się wcześniej wydawało. Nie ma jednak do tej pory jednoznacznych dowodów, że życie kiedykolwiek powstało poza naszą planetą.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci informacje o znalezieniu dowodów na życie na Marsie docierały do nas już wielokrotnie. I nie piszę tu o pojawiających się co sezon ogórkowy filmików na YouTubie czy TikToku mówiących o znalezieniu na zdjęciach wykonanych przez łaziki „skamieniałej ryby” czy innej „kości dinozaura” lub nawet okazjonalnego zielonego ludka we własnej osobie.

W 1996 r., dzięki artykułowi opublikowanemu w czasopiśmie „Science”, świat obiegła informacja o znalezieniu „skamieniałego” marsjańskiego mikroorganizmu. Odkrycie było na tyle elektryzujące, że sam prezydent Stanów Zjednoczonych Bill Clinton wydał z tej okazji oficjalne telewizyjne oświadczenie.

Podejrzany „Marsjanin” przyleciał do nas z Czerwonej Planety w meteorycie ALH84001 znalezionym na Antarktydzie. Po dowiedzeniu, że skała ta pochodzi z Marsa, poddano ją szczegółowej analizie. Okazało się nie tylko, że powstała ponad 4 mld lat temu, w czasie gdy na Marsie występowała woda w stanie ciekłym, ale także że zawiera podłużne, wałeczkowate struktury.

W mikroskopie elektronowym podobnie wyglądają ziemskie bakterie – z tym że obserwowana struktura była dużo mniejsza od nawet najmniejszych znanych nam mikroorganizmów. Dodatkowo, miejsce z podejrzaną strukturą było wzbogacone w związki organiczne (tzn. oparte na węglu, ale niekoniecznie pochodzące z żywego organizmu), oraz magnetytu i siarczków żelaza. 

Jednak kolejne badania tego meteorytu pokazały, że wszystkie te obserwacje można wyjaśnić działaniem całkowicie abiotycznych procesów, a marsjańsko-antarktyczne wałeczki nie są śladami życia.

Metan jest związkiem chemicznym, który często jest związany z życiem. Na przykład krowy, a właściwie organizmy metanogeniczne żyjące w ich układzie trawiennym, produkują sporo metanu. Dzieje się to w wyniku procesu oddychania beztlenowego, którego produktem ubocznym jest metan. 

Metanogeny spotkać można także w innych miejscach, w których panuje środowisko beztlenowe – w ten właśnie sposób na bagnach powstaje gaz błotny. Unoszące się nad ziemskimi mokradłami opary metanu – widoczne również z orbity – są jasną oznaką działalności tych organizmów.

Dzięki temu, że metan stosunkowo szybko się rozpada, może służyć za miarę aktualnej beztlenowej działalności biologicznej w danym miejscu. Dodajmy jednak, że metan może być tworzony również w wyniku procesów geologicznych niewymagających żadnej pomocy ze strony życia. Na przykład wietrzenie jednego z częstych minerałów na Marsie – oliwinu – może wydzielać znaczące ilości metanu.

Z uwagi na istotność dla życia, pomiary metanu na Marsie trwają od lat 60. XX w. Wskazywały one na stężenie na poziomie kilkudziesięciu cząsteczek metanu na każdy miliard cząsteczek tworzących atmosferę. Niektóre pomiary, ku zaskoczeniu badaczy, wskazywały, że ilość metanu w atmosferze podlega bardzo intensywnym zmianom w cyklu dobowym, sezonowym oraz w różnych przypadkowych momentach. 

Niestety, wszystkie te pomiary nadal nie są jednoznacznie potwierdzone i mogły być spowodowane nakładaniem się sygnałów innych związków chemicznych (jak CO₂) lub wyciekami z urządzeń pomiarowych.

Dlatego też w 2019 r. na pokładzie europejskiego satelity ExoMars Gas Trace Orbiter wysłano urządzenia zaprojektowane specjalnie do dokładnego mierzenia bardzo małych ilości wybranych gazów w atmosferze (do poziomu 50 cząsteczek tego gazu na każdy bilion cząsteczek atmosferycznych). Jak do tej pory, obecność metanu powyżej poziomu detekcji nie została potwierdzona. Być może więc jednak metanu wcale tam nie ma.

Rok temu świat obiegły zdjęcia wykonane przez łazik Perseverance pokazujące skałę w lokalizacji Cheyava Falls, która zawierała charakterystyczne koncentryczne struktury o różnych kolorach. Ich kolory, skład i struktura wskazywały na intensywne, ale lokalizowane reakcje chemiczne, a fakt, że skała zawierała przy tym spore ilości materiału organicznego, dodatkowo podgrzewał oczekiwania.

Gdybyśmy znaleźli podobną skałę na Ziemi, naszym pierwszym podejrzanym za utworzenie tych struktur byłyby organizmy żywe. Doniesienia sprzed roku były sensacyjne, ale pochodziły jedynie ze wstępnej notatki prasowej. W normalnej sytuacji takie wstępne, niesprawdzone dane nie są wypuszczane tak szybko. W środowisku naukowym podejrzewaliśmy, że nastąpił jakiś przedwczesny wyciek informacji, który NASA starała się opanować, wypuszczając swoją notkę.

We wrześniu opublikowano recenzowany artykuł naukowy. I sytuacja robi się jeszcze bardziej intrygująca, niż wydawało się na początku. Podejrzana o zawieranie śladów dawnego życia skała Cheyava Falls znajduje się u ujścia doliny rzecznej do krateru Jezero, w górnej części rozległej delty. Kamień w ciapki to mułowiec, a takie skały osadowe tworzą się w wodzie stojącej – jeziorze lub niewielkim okresowym bajorze na brzegu rzeki. Tak więc w jednym z najlepszych miejsc pod względem możliwości rozwoju i podtrzymania życia na Czerwonej Planecie.

Cheyava Falls zawiera również żyłki mineralne świadczące o długotrwałej interakcji z wodą oraz podwyższone stężenia związków organicznych, związków żelaza i niezbędnych dla ziemskiego życia fosforanów. Lamparcie cętki ułożone w strefy halo są śladem dużych gradientów chemicznych, jakie mogą być pamiątką po żerowaniu organizmów żywych. 

Takie gradienty mogą występować też bez pomocy biologii, ale wszystkie inne znane nam niebiologiczne wyjaśnienia wymagałyby dużo wyższej temperatury i ekstremalnie innych właściwości środowiska niż to, co widzimy zapisane w tej skale. Lamparcie cętki są niezwykle intrygującą poszlaką wskazującą na to, że w Cheyava Falls zachodziły jakieś nietypowe procesy, ale nadal nie jest to jednoznaczny dowód na istnienie tam życia.

Brak jednoznacznych dowodów na istnienie (lub nie) życia na Marsie wynika w dużej części z ograniczeń sprzętu. Orbitery obserwujące Czerwoną Planetę są w stanie zrobić zdjęcia powierzchni z rozdzielczością na tyle dobrą, że rozróżnialne stają się obiekty o średnicy około metra; potrafią też mierzyć skład chemiczny niektórych skał lub atmosfery. 

Ale bez jednoznacznych materiałów kalibracyjnych pomiary wiążą się ze sporą dozą niepewności. Łaziki, takie jak Curiosity czy Perseverance, są niesamowicie zaawansowanymi, skomplikowanymi i wspaniałymi urządzeniami, ale nie mają szansy dorównać w poziomie skomplikowania analiz laboratoriom tu na Ziemi.

Marsjańskie skały trafiają do nas wprawdzie regularnie – jako meteoryty – ale ich analiza jest problematyczna. Dostajemy bowiem skały pochodzące z nieznanych nam i przypadkowych miejsc na Czerwonej Planecie, a nie z najbardziej obiecujących (pod względem optymalizacji szans na poszukiwanie życia) lokalizacji, najlepiej z jakiejś doliny, delty lub dna marsjańskiego morza. 

Dodatkowo, skały docierające do nas z Marsa są najbardziej twardymi, odpornymi fragmentami, a te najciekawsze dla nas skały są mięciutkie i delikatne (jak na skały rzecz jasna) i mało odporne na bycie wystrzelonymi z planety w wyniku uderzenia ogromnej planetoidy.

Z tego właśnie powodu już od bardzo dawna naukowcy wiedzieli, że bez przywiezienia próbek z powierzchni Czerwonej Planety do naszych ziemskich laboratoriów nie będziemy w stanie jednoznacznie potwierdzić, czy jesteśmy sami w kosmosie. Pierwsze plany przywiezienia próbek z Marsa na ziemię rozpoczęły się w latach 70. 

Promotor mojej pracy magisterskiej został geologiem specjalizującym się w badaniach mikrośladów interakcji między wodą a skałami dlatego, że chciał być w zespole, który będzie badał skały z Czerwonej Planety po ich dostarczeniu na Ziemię. Prof. Michael Velbel kilka lat temu przeszedł na emeryturę, niestety nie doczekawszy się upragnionej przesyłki.

Po kilku nieudanych podejściach wydawało się, że program przywiezienia próbek z Marsa zapoczątkowany w 2012 r. wreszcie się powiedzie. Pierwszy etap – wysłanie robota wybierającego próbki – został zrealizowany. Dlatego właśnie od ponad pięciu lat po starożytnej delcie dawno wyschniętej marsjańskiej rzeki pnie się łazik Perseverance, uparcie zbierając i bezpiecznie pakując najciekawsze skały.

Próbki te miały być następnie zebrane, załadowane na rakietę i dostarczone na statek kosmiczny, który po kilkumiesięcznej podróży przysłałby je w nasze ręce w okolicach roku 2033. Niestety, cały ten plan (po raz kolejny) został skasowany.

Mimo że wyniki badań „lamparcich cętek” na Marsie opublikowane w „Nature” i przedstawione w czasie wrześniowej konferencji prasowej NASA są przełomowe, to nie ich ogłoszenie było najważniejszą częścią tego wydarzenia. 

Znacznie większą uwagę zwracały kilkukrotne, tylko delikatnie zawoalowane apele do Donalda Trumpa i jego administracji, żeby nie obcinać funduszy NASA („Łazik Perseverance, wystrzelony za pierwszej kadencji prezydenta Trumpa, odkrył właśnie najlepszą dotychczas poszlakę na występowanie życia na Marsie”). 

Wezwania te są dosyć dramatyczne, albowiem proponowany budżet federalny obcina całościowy budżet NASA o 24 proc. w przyszłym roku, a budżet programów naukowych ma być obcięty o ponad połowę. Wielu moich znajomych, amerykańskich naukowców już straciło pracę (często kilkukrotnie w ciągu kilku miesięcy), inni szykują się do zmiany branży.

Obcięcie budżetu wymusi nie tylko wyłączenie misji już działających w kosmosie, ale też rezygnację z wielu programów będących w przygotowaniu – w tym Mars Sample Return. Niestety, na razie nie wygląda na to, żeby apele administratorów NASA oraz naukowców o utrzymanie finansowania badań kosmicznych przyniosły efekty.

Na szczęście szansa na przywiezienie próbek z Marsa całkiem nie przepadła. W 2022 r. CNSA (Chińska Agencja Kosmiczna) ogłosiła, że planuje przywieźć próbki z Czerwonej Planety w 2031 r. Jak do tej pory, wszystkie planowane misje kosmiczne tego kraju z grubsza się udawały, z jedynie niewielkimi przesunięciami czasowymi. Wiele wskazuje więc na to, że pierwszym państwem, które będzie miało szansę potwierdzić istnienie życia pozaziemskiego, będą Chiny.