Jak bude Perseverance Rover od NASA hledat život na Marsu

Až bude letos v létě vypuštěno vozítko NASA Perseverance, bude čelit jedné z nejambicióznějších misí v rámci jakéhokoli projektu vesmírného průzkumu, který dosud existuje: Hledání důkazy života na Marsu. Pokud na Marsu někdy byl život, nyní téměř jistě není – jak tedy hledat důkazy o něčem starém miliardy let na jiné planetě?

Odpověď zahrnuje nejtěžší rover, jaký byl kdy vyslán na jinou planetu, vyschlé dno jezera, které je staré miliony let, a supervýkonný laser, který odpařuje vzorky ze vzdálenosti 20 stop. Mluvili jsme se dvěma experty NASA na Mars, abychom zjistili více.

Stručná historie Marsu

Mars je dnes studená, neplodná planeta s velmi řídkou atmosférou, která je nehostinná pro život. Ale před miliardami let to bylo úplně jiné místo, pokryté povrchovou vodou a možná dokonce hostilo obrovský oceán rozprostírající se po celé jeho severní polokouli. Tyto faktory znamenají, že kdysi mohla hostit život.

"Co víme, je, že v jeho dávné minulosti bylo na povrchu Marsu dostatek vody," Katie Stack Morgan, výzkumník v marťanské geologii v NASA Jet Propulsion Lab, řekl. "Máme pro to dostatek důkazů v... minerály, které pozorujeme na povrchu se tvoří země, které vidíme, údolní sítě vytesané do povrchu Marsu, přítomnost těchto delt ve starověkých kráterových jezerních pánvích. Víme, že voda byla na povrchu.”

Tato znalost vede k dalším závěrům, jako je, že povrchová teplota musela být vyšší, protože dnes je příliš chladno na to, aby voda na povrchu nepřetržitě existovala jako kapalina. To také naznačuje Atmosféra Marsu byla pravděpodobně hustší a bohatší než je tomu dnes.

Existuje určitá debata o tom, jak dlouho přesně byla voda na povrchu, ale vědci se shodují, že tam byla na co Stack Morgan popsány jako „geologicky významné časové úseky“.

A tam, kde je kapalná voda, existuje možnost existence života.

Jak mohl vypadat život na Marsu?

Výzkumníci pečlivě zdůrazňují, že hledají život, jak ho známe – protože by bylo nemožné hledat něco zcela neznámého. Existují ale dobré důvody předpokládat, že pokud by na Marsu existoval život, byl by alespoň srovnatelně podobný životu zde na Zemi.

"Tady na Zemi existuje variabilita mikrobiálního života," Stack Morgan řekl, v závislosti na faktorech prostředí, jako je vlhkost, teploty, nadmořská výška a mnoho dalších. „Ale jedním z důvodů, proč očekáváme, že život, pokud na Marsu existoval, bude alespoň rozpoznatelný, je ten, že jak vidíme, typy nastavení na Marsu byly kdysi velmi podobné těm, na kterých máme my Země."

Víme, že na Marsu byla jezera, stejně jako na Zemi, a také útvary jako delty a hory. Víme, že existují organické molekuly na Marsu, které mohly vzniknout životem, ale mohly vzniknout i jinými přírodními procesy. V určitém okamžiku historie planety to tak mohlo být se tolik neliší od Země dnes.

"Máme všechny důvody se domnívat, že pokud by na Marsu existovali mikrobi, přizpůsobili by se stejným způsobem, jakým se přizpůsobili mikrobi na Zemi," řekl Stack Morgan. "Pokud víme, měli jsme stejné ingredience pro život na Marsu jako tady na Zemi." Takže to vytváří důvěru, že kdyby život na Marsu kdysi existoval, poznali bychom ho.“

Jak vypadá důkaz života

Jak tedy odhalíme něco, co mohlo být kdysi živé?

Bohužel „neexistuje žádný trikordér“, Luther Beegle, hlavní vyšetřovatel SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) na roveru Perseverance, řekl. "Není nic, na co byste mohli na něco ukázat a říct: 'Ach, tam je život.' Je to spousta informací, kterými se musíte prokousat, abyste se na všechno podívali společně a přišli s vědeckým závěrem."

"Hledáme to, čemu říkáme potenciální biopodpisy," vysvětlil Beegle. „Na jakémkoli daném tělese ve sluneční soustavě, pokud s vámi něco nezamává, nejsem si jistý, zda byste to mohli nazvat životem nebo ne. V této komunitě vedeme seriózní vědeckou debatu o tom, co je život a jak ho zjišťujete.“

Bylo by snadné detekovat v současné době žijící mikroorganismy, jako jsou bakteriální rohože. Ale je velmi nepravděpodobné, že bychom na Marsu našli v současnosti žijící organismy, takže vědci místo toho hledají důkazy, že tyto komunity mohly v minulosti existovat.

"Ale je těžké říci, jak by tyto komunity byly po dvou [miliardách] až třech miliardách let sezení na povrchu, " řekl Beegle. "Je pro nás těžké vědět, jaké jedno měření bychom mohli provést, abychom mohli říci: "Tohle bylo rozhodně živé."

„Můžeme říct: ‚Toto je opravdu zajímavý vzorek. Je velká šance, že to bylo naživu už dávno. Měli bychom přinést tento vzorek zpět a podívat se na něj v pozemské laboratoři.‘ A pak můžete dospět k vědeckému konsenzu.“

Jak lovit mimozemskou fosilii

Pokud jde o skutečné umístění důkazů ve vzorcích, první a nejzřejmější metodou je jednoduše je hledat.

"První způsob, jak hledat známky starověkého života, je pomocí svých fotoaparátů," Stack Morgan vysvětlil. „Zobrazujete si terén kolem sebe a hledáte to, čemu říkáme morfologické rysy – tvary a textury ve skalách – které se zdají neobvyklé nebo které možná nebyly vytvořeny fyzicky procesy. Nejjednodušším příkladem, který si zde na Zemi můžete představit, je kost dinosaura, pokud jde o příklady makroskopických důkazů života a charismatické megafauny.

"Ale očekáváme, že pátrání na Marsu bude vyžadovat větší jemnost." Protože předchozí mise roverů žádným způsobem nepozorovaly megafaunu, takže pokud hledáme známky života, je to pravděpodobně v mikrobiálním měřítku."

Abychom pochopili, jak by mohly vypadat důkazy o mikrobiálním životě na Marsu, můžeme se podívat na skály zde na Zemi a na to, jak uchovávají známky starověkého života. "Hledáme velmi jemné tvary a textury ve skalách," Stack Morgan řekl. „Ale také věci jako vrstvy hornin, které se možná neobvyklým způsobem kroutí. Nebo možná vzory, které bychom nečekali.“

Dalším způsobem, jak hledat známky života, je zaměřit se na složení hornin, zejména na přítomnost potenciálních organických látek. Přítomnost organických látek a neobvyklé horninové textury v kombinaci mohou naznačovat, že tam kdysi žil život.

Tato kombinace složení a textury je přesně to, co měl Beegleův nástroj SHERLOC prozkoumat. A na rozdíl od předchozích roverů dokáže zkoumat vzorky bez zničení textury hornin. "Přesně tak hledáme důkazy o starověkém životě v našem vlastním rockovém záznamu zde na Zemi," Stack Morgan řekl. "A teď to můžeme udělat na Marsu."

Použití světla k analýze hornin

Nejdůležitějším nástrojem SHERLOC je jeho spektrometr, který pomocí světla vidí, z čeho je vzorek vyroben. „Na něco posvítíte a podíváte se na vlnovou délku světla, které to vyzařuje, což vám řekne, jakou barvu to má,“ vysvětlil Beegle. "A když se podíváte na tu barvu, můžete něco říct o vzorku."

Existuje mnoho různých typů spektroskopie, jako je laserem indukovaná spektroskopie průrazu prováděná přístrojem Perseverance's SuperCam, ve kterém vysoce výkonný laser odpařuje vzorek a analyzuje uvolněné sloučeniny. Chcete-li však hledat důkazy o životě, musíte se podívat v menším měřítku a pokud možno použít nedestruktivní metodu, abyste nemuseli zničit vzorek, abyste jej mohli analyzovat.

SHERLOC používá nedestruktivní metodu zvanou Ramanova spektroskopie. "V ramanské spektroskopii můžete zjistit, zda je něco aminokyselina, nebo zda je to uhličitan, nebo zda je to uhlí nebo něco jiného," vysvětlil Beegle. SHERLOC může také provádět fluorescenční spektroskopii, která dokáže detekovat přítomnost organických molekul.

Při společném použití mohou tyto metody poskytnout informace o vzorku, například zda je organický, zda vznikl v kapalném prostředí, zda byl při vysoké teplotě atd. Data SHERLOC lze také kombinovat s daty z jiných nástrojů Perseverance, jako je PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) nebo kamery na Mastcam-Z, aby poskytly úplnější obrázek o tom, z čeho je daný vzorek složen z.

Zvláště cenné pro studium jsou sedimentární horniny, které se tvoří ve vrstvách v průběhu času. Pokud Perseverance dokáže najít a analyzovat takový vzorek, mohla by potenciálně vidět, jak se prostředí na Marsu vyvíjelo po tisíce let – a mohlo by dokonce zahlédnout něco jako uhličitanová vrstva uvnitř hromady čedičových vrstev, což by naznačovalo, že se v určitém okamžiku v regionu stalo něco vzácného a důležitého. Dějiny.

Výběr místa přistání

K hledání známek života nepostačí jen tak ledajaké místo na Marsu. NASA si pro hledání konkrétně vybrala kráter Jezero, protože má zvláštní vlastnosti, které z něj dělají nejpravděpodobnější místo, které jsme dosud našli, kde se zachovaly důkazy o životě.

"Jezero je velmi zvláštní místo na Marsu," Stack Morgan řekl, kvůli přítomnosti delty tam. „Existují stovky starověkých kráterových pánví, o kterých si lidé myslí, že měla jezera, včetně kráteru Gale [kde v současné době prozkoumává vozítko Curiosity]. Ne v každém kráteru je ale zachována delta. Delta je suchozemská forma, která vzniká, když se řeka otevře do velké pánve a usadí svůj sediment."

Delta poskytuje další důkaz, že na místě byla kdysi voda, a znamená, že zde budou zajímavé skály k prozkoumání.

„Jezero je také výjimečné tím, že má vstupní údolí, kudy voda přitéká, ale téměř unikátní je přítomnost výstupního údolí,“ dodal. řekl Stack Morgan. „Je to jednoduchá, jemná věc, ale je pozoruhodné, jak je to důležité, protože pokud máte vstupní údolí, víte, že voda musela přitéct dovnitř. Ale pokud máte výstupní údolí, víte, že voda se musela naplnit až po úroveň výstupního údolí.“

Kdyby bylo jezero mělké, mohlo by občas vyschnout a nebylo by pohostinné k životu. Ale pokud by jezero bylo dostatečně hluboké na to, aby z něj mohlo stát dlouhou dobu vodní plocha, bylo by to mnohem pravděpodobnější místo, kde by se mohl život rozvíjet a uchytit.

"Jezero má nejen podobu země, která nám ukazuje, že tam byla voda, ale máme také důkazy, že se celý kráter zaplnil," řekl Stack Morgan. "To pomáhá zvýšit naši důvěru, že Jezero je dobré místo k hledání života, a to způsobem, že jiná místa včetně Gale jsou trochu hazardem."

Další věcí, která dělá Jezero jedinečným, jsou minerály, které tam můžeme pozorovat. "Kráter Jezero je jediný z těchto starověkých kráterových jezer, který má uhličitanové minerály," Stack Morgan řekl. Uhličitany na Zemi tvoří strukturální základ fosilií a nacházejí se v korálových útesech, jako je Velký bariérový útes v Austrálii. Jejich nalezení v jezerní pánvi na Marsu by mohlo naznačovat totéž.

Nejenže jsou přítomny uhličitany – jsou také umístěné kolem vnitřního okraje kráteru, kde by bylo jezero mělké, což je místo, kde bychom je očekávali. Uhličitany jsou „skutečně dobré v uchovávání důkazů pro život“, Stack Morgan řekl. „Pokud byste si tedy měli vybrat místo na Marsu, kde byste se vydali hledat život, šli byste do karbonátového vnitřního prstence prostředí mělkého jezera“ – což je přesně to, co kráter Jezero nabízí.

Dostat vzorky zpět na Zemi

Ačkoli veřejnost má často představu magického stroje, který dokáže okamžitě analyzovat vzorky a zjistit, z čeho jsou vyrobeny, à la CSI, realita je taková, že proces analýzy vzorku trvá dlouho a skládá se z mnoha kroků, které musí být pracné následoval. Není možné zmenšit celou sadu analytických nástrojů na malé množství prostoru dostupného na roveru – některé nástroje mají velikost dům a dostupný prostor na roveru má velikost krabice od bot – takže abychom skutečně pochopili, z čeho se skládá vzorek z Marsu, musíme ho vrátit Země.

Proto je dalším krokem při hledání života na Marsu po Perseverance a ukázková návratová mise, ve kterém jedna nebo více kosmických lodí jsou posláni na Mars, aby shromáždili vzorky hornin a půdy, které Perseverance nasbírala, a vrátili je na Zemi.

"Pokud se chystáte hledat život, ukázková návratová mise je nezbytným dalším krokem," řekl Beegle. „Protože vám to umožňuje přinést vzorek zpět, můžete ho dát do laboratoře, trochu o něm víte a pak můžete všechno naplánovat.

„Každá vesmírná mise předpokládá, co tam najdete – a tak navrhujete své přístroje. Ale s vrácením vzorku ho můžete vrátit, identifikujete se o vzorku trochu více, použijete spoustu nedestruktivních technologií, jako jsou CT skeny a rentgenová tomografie, a pochopíte více o vzorku, takže můžete své experimenty přizpůsobit tomu, co vzorek je.

"Takže návrat vzorku je opravdu cenný a opravdu důležitý... Je zásadní pro otázku, zda na Marsu existoval život, nebo ne." Nevím, jak bys to bez toho dokázal,“ dodal Beegle.

Lov začíná letos v létě

Rover Perseverance má odstartovat letos v létě, někdy v období dvou a půl týdne počínaje 17. červencem. Na Marsu by měla přistát 18. února a odtud může začít prozkoumávat jeho okolí a odebírat vzorky a možná i najít důkazy, že Země není jedinou planetou, na které se nacházel život.

Doporučení redakce

• Kosmologické dojíždění: Složitá logistika přivádění lidí na Mars
• Zdokonalování pohonu: Jak dostaneme lidi na Mars
• Elektrárny na jiných planetách: Jak budeme vyrábět elektřinu na Marsu
• Sklizeň hydratace: Jak budou budoucí osadníci vytvářet a sbírat vodu na Marsu
• Astrozemědělství: Jak budeme pěstovat plodiny na Marsu