WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
ŻYCIE
Z wodą związana jest pewna cecha i zjawisko, niezbadane dokładnie dotąd i wyjątkowe zjawisko, "delikatne", jednak jak już się pojawi rozprzestrzenia się wszędzie. Znane jest ono także jako "boska siła" lub "dotknięcie Boga". Pomimo, że zaobserwowano go w lodzie, jego środowiskiem i płynem ustrojowym jest woda. ŻYCIE. Odkrycie życia poza Ziemią stanowiłoby przełom w całej nauce i mogłoby otworzyć nowe perspektywy przed naukami przyrodniczymi z medycyną na czele (nowe techniki inżynierii genetycznej, nowe leki - tak zawsze na ziemi było z odkrywaniem nowych nieznanych dotąd gatunków roślin i ziół). Jak zatem przedstawia się problem życia na Marsie?
4.1. PODSTAWY
Idąc śladem zaobserwowanych przez teleskop na powierzchni Marsa tzw. kanałów, następca Giovanniego Schiaparellego, amerykański astronom Percival Lowell (1855 - 1916), stworzył i rozpowszechnił teorię, według której na Marsie żyje stara, wysoce inteligentna cywilizacja, która utrzymuje swą egzystencję dzięki sieci kanałów nawadniających. Teoria ta okazała się błędna (kanały były złudzeniami optycznymi, wiążącymi się ze spostrzeżeniowym przebiegiem obserwacji przez teleskop; z kolei biolog Alfred R. Wallace obliczył, że temperatura i inne warunki na Marsie wykluczają życie i nie są, jak niektórzy przypuszczali, "łagodne"), jednak rozbudziła zainteresowanie astronomią, Marsem i życiem pozaziemskim.
W okresie badań teleskopowych zakładano (a nawet pojawiały się coraz to nowe doniesienia, że kolejny badacz udowodnił...) istnienie prostej szaty roślinnej, a nawet owadów (bogate zmiany powierzchni, często sezonowe, domniemane obserwowane widmo właściwe dla chlorofilu itd.).
Po obaleniu tych teorii przez pierwsze sondy marsjańskie przyszła kolej na badania Vikingów (1976 - 1982). W eksperymentach tych zbadano czy na powierzchni lub w atmosferze znajduje się materia organiczna o biologicznym pochodzeniu. Przeprowadzono doświadczenia, w których dostarczono badanym próbkom gruntu wodę i substancje odżywcze i obserwowano czy zajdą jakieś biologiczne znane nam procesy. Podobnie wprowadzono znakowane promieniotwórczo pierwiastki, by sprawdzić, czy hipotetyczne organizmy je przetworzą. Były to testy oddychania, odżywiania i spalania.
Nie w pełni jednoznaczne wyniki badań Vikingów wyjaśniano w różny sposób. Większość uczonych skłania się jednak obecnie do przyjęcia, że zaobserwowane w testach zjawiska są wynikiem aktywności chemicznej gruntu marsjańskiego (istnienie tu niektórych związków chemicznych, nadtlenków wodoru jest wręcz, jak się sądzi, szkodliwe dla życia, podobnie jak promieniowanie nadfioletowe łatwo przechodzące przez pozbawioną ochronnej warstwy ozonowej, rzadką atmosferę - dlatego, jak się sądzi, zwłaszcza powierzchniowa warstwa marsjańskiej gleby jest "sterylna").
Carl Sagan i współpracownicy wysunęli jednak hipotezę o istnieniu tu specjalnych katalizatorów materii organicznej, odpowiednich tzw. glinek - formy pośredniej, pośredniczącej między materią martwą a organiczną, mających działanie i cechy wyższej aktywności chemicznej. Doświadczenia laboratoryjne na Ziemi łącznie z analizą spektralną obserwacji Marinerów potwierdziły, że takie związki istnieją i odpowiadają temu, co stwierdziła sonda Viking.
Wyniki wszystkich tych penetracji, negatywne wyniki raczej, zniechęciły entuzjastów bioastronomii do szukania życia na Marsie. Aż nagle w sierpniu 1996 r. doniesiono o pewnym sensacyjnym odkryciu w jednym z meteorytów pochodzących z Marsa a znalezionym na Antarktydzie w 1984 r., oznaczonym symbolem ALH84001 (AL - Allan Hills - miejsce znalezienia). Nie było tu wątpliwości o marsjańskim rodowodzie znaleziska - skład mineralogiczny, zawartość gazów i niektórych innych pierwiastków, np. izotopów tlenu, porównanie z innymi meteorytami SNC (skrót od Shergotty, Nakhla i Chassigny - miejsc, gdzie zostały znalezione) z Marsa (jest ich kilkanaście) potwierdziły to. Po dokładnym zbadaniu powyższej marsjańskiej skały okazało się, że zawiera ona dosyć niezwykłe struktury. Zidentyfikowano je i wyniki wskazały na drobiny pochodzące z żywego organizmu. Były to skamieniałości po, jak przypuszczano, małych bakteriach.
Meteoryt ALH84001 był najstarszą znalezioną skałą kosmiczną. Liczył sobie ok. 4 mld lat. Był minerałem magmowym, jednak zachowały się w nim osady. Były to pochodzące sprzed 3,6 - 1,3 mld lat tarczowate ziarenka węglanów, których pewne cechy chemiczno-mineralogiczne i, jak się przypuszcza, biochemiczne, były nietypowe. Ogólne dowody na biologiczny rodowód tych drobin były różne - każdy z osobna, jak twierdzono, nie stanowił argumentu biologicznego, jednak wszystkie razem stanowiły nową jakość. A więc występowały tu określone związki chemiczne, takie jak siarczek żelaza FeS i tlenek żelaza Fe3O4, których obecność na Ziemi jest wynikiem aktywności bakteryjnej, jak sądzono, mikroorganizmów. Kształt, wielkość i forma ww. struktur również przypominały podobne formy życia. Obecne w ziarnach meteorytu pochodne pozostałości procesów życiowych w postaci wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, wszędzie towarzyszące globulom węglanowym meteorytu, stanowiły następny argument. Ponadto stwierdzono tu występowanie nietrwałego metanu, co wprost, gdyby to była prawda, jest produktem aktywności bakterii. Wreszcie wewnątrz globul znajdowały się podłużne komórkopodobne twory o wielkości nanobakterii, mieszczące się w dolnej dopuszczalnej granicy długości (podobne bakterie ekstremofilne żyją np. wewnątrz Ziemi).
Problem życia w meteorycie ALH84001 nie został do końca rozstrzygnięty, choć wysunięto tu sporo argumentów przeciw (np. kwestionowano tu sam wiek minerałów w skale - badania uczonych berlińskich, oraz sugerowano istnienie zanieczyszczeń ziemskich - grupa uczonych francuskich). Wydaje się , że dopiero bliższe zbadanie innych nowych skał marsjańskich (choć jak dotąd wyniki badań innych meteorytów SNC są również pod tym względem interesujące) definitywnie rozwiąże zagadkę życia na Marsie.
4.2. PROBLEM WODY I ŻYCIA NA MARSIE - STAN AKTUALNY
Odkrycie ciekłej wody, metanu i innych związków organicznych były doniesieniami pierwszej i drugiej dekady XXI wieku. Jakie to były obserwacje?
Obecność słonej wody w formie kropel na swoim wysięgniku stwierdziła już sonda Phoenix.
Dowodami pośrednimi wskazującymi na obecność w przeszłości i być może obecnie istnienia ciekłej wody jest stwierdzenie występowania na powierzchni Marsa minerałów powstających w obecności wody i zawierających wodę, takich jak np. hematyt (misja Surveyor, 1998 r.), kizeryt (Mars Express), ostatnio nadchloran magnezu i nadchloran sodu (badania NASA, sonda Mars Reconnaissance Orbiter). Sonda Mars Odyssey stwierdziła obecność wiecznej zmarzliny od bieguna południowego do 60º szerokości, Mars Express fotografuje krater wulkaniczny wypełniony lodem. Sonda Opportunity odkrywa skały przypuszczalnie zanurzone w przeszłości w słonym oceanie. Stwierdza też obecność podpowierzchniowych, zmarzlinowych lodowych jezior, oraz występowanie nierównomiernie rozłożonej w atmosferze pary wodnej, większe przy powierzchni. Przypuszcza się istnienie tzw. aquifer, podpowierzchniowych formacji wodonośnych, przenikających ku powierzchni rozmarzniętych kałuż.
W 2015 r. badania NASA na podstawie obserwacji sondy Mars Reconnaissance Orbiter stwierdzają występowanie okresowych ciemnych pasm-linii, pojawiających się w cieplejszych miesiącach, a zanikających w okresach zimniejszych, na zboczach kanionów. Ślady te, zaobserwowane na stokach niektórych wzniesień, jak się sądzi, powstają w wyniku zwilżenia ciekłą wodą. Uważa się, że powyższe cieki nie powstały w dalekiej przeszłości, gdyż woda w znacznie suchej i rzadkiej atmosferze, szybko wyparowałaby.
Z kolei z badań dr Anny Łosiak, prof. Leszka Czechowskiego z Uniwesytetu Warszawskiego i prof. Michaela Velbela z Michigan State University wynika istnienie na zboczach wąwozów północnej czapy lodowej pasm ciekłej wody. Tutaj topniejąca woda tworzy wraz z minerałami powierzchniowymi gips.
Warunki dla ewentualnego prostego życia w tych ostatnich miejscach są korzystniejsze niż z gór i wzgórz ze względu na mniejszą obecność soli (tu warunki korzystne dla życia występują każdego lata; jednak hipotetyczne organizmy bardziej złożone niż jednokomórkowe mogą występować pod powierzchnią).
Odrębną sprawą w problemie hipotez życia na Marsie są związki organiczne. Na Marsie stwierdzono obecność metanu, która może być skutkiem procesów biologicznych (może też mieć pochodzenie wulkaniczne). Obecność substancji organicznych w gruncie marsjańskim odkryła sonda Curiosity pod koniec 2013 r. W tym czasie też spektrometr SAM (Simple Analysis on Mars) tej sondy stwierdził występowanie 10-krotnie zwiększonej obecności metanu w atmosferze; po kilku miesiącach sytuacja wróciła do normy.
Stwierdzono też występowanie innego związku, formaldehydu, pochodnego metanu, który w przeciwieństwie do niego, szybko, po kilkunastu godzinach się ulatnia. Obliczono przez zestawienie tych obserwacji, że na Marsie może powstać ok. 2,5 mln ton metanu rocznie (badania prof. Vittorio Fermissano, kierownika włoskiego Instytutu Fizyki i Przestrzeni Międzyplanetarnej - też przypuszczenie istnienia tu mikroskopijnego życia).
Innym odkryciem jest stwierdzenie korelacji stężenia metanu i obecności pary wodnej, co sugerowałoby ich wspólne, biologiczne pochodzenie (badania sondy Mars Express).
Powyższy rysunek autora przedstawia przyszłą eksplorację Marsa.
Wokół bazy - próby gruntu
Materiały źródłowe:
W. W. Gibbs, C. S. Powell, "Bardzo małe zielone...", "Świat Nauki", 1996, nr 12.
E. K. Gibson i in., "Argumenty za istnieniem życia na Marsie, "Świat Nauki", 1998, nr 2.
P. Goldsmith, "W poszukiwaniu życia na Marsie", Prószyński i S-ka, Warszwa 2000.
"Jak to jest z wodą na Marsie? 7 pytań do dr Anny Łosiak, geologa planetarnego. Rozmawia Paweł Ziemnicki", "Wiedza i Życie", 2015, nr 12.
M. Jamkowski, "Nasączony życiem", "Gazeta Wyborcza", 1998, nr 102.
J. Kaźmierczak, "W ocenie paleontologa", "Wiedza i Życie", 1996, nr 11.
National Geographic, "Inne światy. Tajemnice kosmosu. Mars", Wydawnictwo G+JRBA, Warszawa 2000, Polish Edition National Geographic Society, (dodatek do "Gazety Wyborczej").
J. Pilecki, "4000000000 lat samotności. Ziemia a życionośna Galaktyka", Atla 2, Wrocław 2007.
"Postępy Astronomii", "Życie na Masie?", 1996, nr 3.
C. Sagan, "Kosmos", Zysk i S-ka, Poznań 1997.
Z. Sołtys, "Życie na Marsie", "Nowa Fantastyka", 1997, nr 1.
"Urania - Postępy Astronomii", "Kronika", 2015, nr 2.
W. Wierzcholska, "Curiosity odkrył metan na Marsie", "Urania - Postępy Astronomii", 2015 , nr 1.
J. Włodarczyk, "Życie na Marsie", " Wiedza i Życie", 1996, nr 11.
G. Zorpette, "Dlaczego na Marsa?", "Świat Nauki", 2000, nr 6.
Tagi: życie na marsie
