Kako će NASA-in rover Perseverance tražiti život na Marsu

Kada NASA-in rover Perseverance bude lansiran ovog ljeta, suočit će se s jednom od najambicioznijih misija u bilo kojem projektu istraživanja svemira do danas: tražiti dokaz života na Marsu. Ako je ikada bilo života na Marsu, sada ga gotovo sigurno nema - pa kako onda krenuti u potragu za dokazima o nečemu starom milijardama godina na drugom planetu?

Odgovor uključuje najteži rover ikada poslan na drugi planet, isušeno dno jezera koje je staro milijunima godina i supermoćni laser koji isparava uzorke s udaljenosti od 20 stopa. Razgovarali smo s dva NASA-ina stručnjaka za Mars kako bismo saznali više.

Kratka povijest Marsa

Mars je danas hladan, neplodan planet s vrlo tankom atmosferom koja je negostoljubiva za život. Ali prije nekoliko milijardi godina, to je bilo sasvim drugačije mjesto, prekriveno površinskom vodom, a možda čak i domaćinom golemog oceana koji se širio sjevernom hemisferom. Ovi čimbenici znače da je nekoć mogao biti domaćin životu.

"Ono što znamo je da je na površini Marsa u njegovoj dalekoj prošlosti bilo vode u izobilju", Katie Stack Morgan, istraživač Marsove geologije u NASA-inom Jet Propulsion Labu, rekao je. “Imamo obilje dokaza za to u... minerala koje promatramo na površini, oblici kopna koje vidimo, dolinske mreže urezane u površinu Marsa, prisutnost ovih delti u bazenima drevnih kraterskih jezera. Mi to znamo voda je bila na površini.”

To saznanje dovodi do drugih zaključaka kao što je da je površinska temperatura morala biti toplija, budući da je danas prehladno da bi voda kontinuirano postojala kao tekućina na površini. Također sugerira da Marsova je atmosfera vjerojatno bila gušća i bogatija nego što je danas.

Postoje rasprave o tome koliko je točno dugo voda bila na površini, ali znanstvenici se slažu oko čega je bila tu Stack Morgan opisao kao "geološki značajna razdoblja vremena".

A gdje postoji tekuća voda, postoji potencijal za postojanje života.

Kako bi život na Marsu mogao izgledati?

Istraživači pažljivo naglašavaju da traže život kakav poznajemo - jer bi bilo nemoguće tragati za nečim potpuno nepoznatim. Ali postoje dobri razlozi za pretpostavku da bi život na Marsu bio barem usporedivo sličan životu ovdje na Zemlji.

"Postoji varijabilnost života mikroba ovdje na Zemlji," Stack Morgan ovisno o okolišnim čimbenicima kao što su vlažnost, temperatura, nadmorska visina i mnogi drugi. “Ali jedan od razloga zašto očekujemo da život, ako je postojao na Marsu, bude barem prepoznatljiv, jest taj što kao što možemo vidjeti, tipovi postavki na Marsu su nekada bili vrlo slični vrstama postavki koje mi imamo Zemlja."

Znamo da su na Marsu postojala jezera, baš kao i ona na Zemlji, kao i obilježja poput delti i planina. Znamo da ih ima organske molekule na Marsu, koje je mogao stvoriti život, ali su mogle nastati i iz drugih prirodnih procesa. U nekom trenutku u povijesti planeta moglo je biti ne toliko različito od Zemlje danas.

"Imamo sve razloge vjerovati da bi se mikrobi, da postoje na Marsu, prilagodili na isti način na koji su se mikrobi na Zemlji prilagodili", rekao je Stack Morgan. “Koliko znamo, imali smo iste sastojke za život na Marsu kao i ovdje na Zemlji. Tako da to stvara povjerenje da bismo ga prepoznali da je život na Marsu nekad postojao.”

Kako izgleda dokaz života

Dakle, kako da uočimo nešto što je možda nekada bilo živo?

Nažalost, "ne postoji trikorder", Luther Beegle, glavni istraživač SHERLOC-a (Skeniranje nastanjivih Okruženja s instrumentom Raman and Luminescence for Organics and Chemicals na roveru Perseverance, rekao je. "Ne postoji ništa što možete uprijeti u nešto i reći: 'Oh, tu je život'. To je mnogo informacija kroz koje morate proći, da biste sve zajedno pogledali i došli do znanstvenog zaključka."

"Tražimo ono što nazivamo potencijalnim biološkim potpisima", objasnio je Beegle. “Na bilo kojem tijelu u Sunčevom sustavu, osim ako vam nešto ne maše, nisam siguran možete li to nazvati životom ili ne. Imamo ozbiljnu znanstvenu raspravu u ovoj zajednici o tome što je život i kako ga otkriti.”

Bilo bi lako detektirati trenutno žive zajednice mikroorganizama kao što su bakterijske prostirke. No vrlo je malo vjerojatno da bismo na Marsu pronašli trenutno žive organizme, pa znanstvenici umjesto toga traže dokaze da su te zajednice mogle postojati u prošlosti.

"Ali teško je reći kakve bi te zajednice bile nakon dvije [milijarde] do tri milijarde godina sjedenja na površini", rekao je Beegle. "Stoga nam je teško znati koje bismo mjerenje mogli poduzeti koje bi nam omogućilo da kažemo: 'Ovo je definitivno bilo živo.'

“Ono što možemo učiniti je reći: ‘Ovo je stvarno zanimljiv uzorak. Postoji velika vjerojatnost da je ovo bilo živo prije mnogo vremena. Trebali bismo vratiti ovaj uzorak i pogledati ga u zemaljskom laboratoriju.’ I tada možete doći do znanstvenog konsenzusa.”

Kako loviti fosil izvanzemaljaca

Kada se radi o stvarnom lociranju dokaza u uzorcima, prva i najočitija metoda je jednostavno ih potražiti.

"Prvi način na koji tražite znakove drevnog života su vaše kamere," Stack Morgan objasnio. “Snimate teren oko sebe i tražite ono što nazivamo morfološkim obilježjima — oblicima i teksture u stijenama — koje se čine neobičnim ili koje možda nisu nastale fizičkim procesima. Dakle, najlakši primjer kojeg se možete sjetiti ovdje na Zemlji je kost dinosaura, u smislu primjera makroskopskih dokaza života i karizmatične megafaune.

“Ali očekujemo da će potraga na Marsu zahtijevati više suptilnosti. Budući da prethodne misije rovera nisu ni na koji način promatrale megafaunu, pa ako tražimo znakove života, to je vjerojatno na razini mikroba."

Kako bismo razumjeli kako bi mogli izgledati dokazi o životu mikroba na Marsu, možemo pogledati stijene ovdje na Zemlji i kako one čuvaju znakove drevnog života. "Tražimo vrlo fine oblike i teksture u stijenama," Stack Morgan rekao je. “Ali i stvari poput slojeva stijena, koji se možda gužvaju na neobičan način. Ili možda obrasci koje ne bismo očekivali.”

Drugi način traženja znakova života je fokusiranje na sastav stijena, posebno prisutnost potencijalnih organskih tvari. Prisutnost organskih tvari i neobične teksture stijena u kombinaciji mogu sugerirati da je tu nekada živio život.

Ova kombinacija sastava i teksture upravo je ono za što je dizajniran Beegleov instrument SHERLOC. I za razliku od prethodnih rovera, može istraživati ​​uzorke bez uništavanja teksture stijena. "To je upravo način na koji tražimo dokaze drevnog života u našim kamenim zapisima ovdje na Zemlji," Stack Morgan rekao je. "A sada to možemo učiniti na Marsu."

Korištenje svjetla za analizu stijena

SHERLOC-ov najvažniji alat je njegov spektrometar, koji koristi svjetlost da bi vidio od čega je uzorak napravljen. “Osvijetlite nešto i pogledate valnu duljinu svjetlosti koju emitira, što vam govori koje je to boje”, objasnio je Beegle. "Gledajući tu boju, možete reći nešto o uzorku."

Postoji mnogo različitih vrsta spektroskopije, kao što je laserski inducirana probojna spektroskopija koju izvodi Perseveranceov instrument SuperCam, u kojoj laser velike snage isparava uzorak i analizira otpuštene spojeve. Ali da biste tražili dokaze o životu, morate gledati u manjoj mjeri i po mogućnosti koristiti nedestruktivnu metodu, tako da ne morate uništiti uzorak da biste ga analizirali.

SHERLOC koristi nedestruktivnu metodu zvanu ramanska spektroskopija. "U ramanovoj spektroskopiji možete reći je li nešto aminokiselina, je li karbonat, je li ugljen ili nešto drugo", objasnio je Beegle. SHERLOC također može izvesti fluorescentnu spektroskopiju, koja može otkriti prisutnost organskih molekula.

Korištene zajedno, ove metode mogu dati informacije o uzorku kao što su je li organski, je li nastao u tekućem okruženju, je li bio na visokoj temperaturi i tako dalje. SHERLOC podaci također se mogu kombinirati s podacima iz drugih Perseverance instrumenata kao što je PIXL (Planetarni instrument za X-ray Lithochemistry) ili kamere na Mastcam-Z kako bi se dobila cjelovitija slika sastava bilo kojeg uzorka od.

Za proučavanje su posebno vrijedne sedimentne stijene koje se s vremenom stvaraju u slojevima. Ako Perseverance može pronaći i analizirati takav uzorak, potencijalno bi mogao vidjeti kako se okoliš na Marsu razvijao tijekom tisuća godina — i mogao bi čak dobiti uvid u nešto poput karbonatnog sloja unutar gomile bazaltnih slojeva, što bi sugeriralo da se nešto rijetko i važno dogodilo u jednom određenom trenutku u regiji povijesti.

Odabir mjesta slijetanja

Za traženje znakova života nije dovoljno bilo koje mjesto na Marsu. NASA je posebno odabrala krater Jezero za potragu, budući da ima posebne značajke koje ga čine najvjerojatnijim mjestom koje smo do sada pronašli da ima sačuvane dokaze života.

“Jezero je vrlo posebno mjesto na Marsu,” Stack Morgan rečeno, zbog prisutnosti delte tamo. “Postoje stotine drevnih kraterskih bazena za koje ljudi misle da su imali jezera, uključujući krater Gale [gdje rover Curiosity trenutno istražuje]. Ali nema svaki krater sačuvanu deltu. Delta je kopneni oblik nastao kada se rijeka otvori u veliki bazen i taloži svoj sediment.”

Delta pruža dodatne dokaze da je voda nekoć bila na tom mjestu i znači da će biti zanimljivih stijena za istraživanje.

Ono što Jezero čini posebnim je i to što ima ulaznu dolinu u koju se ulijeva voda, ali ono što ga čini gotovo jedinstvenim je postojanje izlazne doline,” rekao je Stack Morgan. “To je jednostavna, suptilna stvar, ali nevjerojatno je koliko je to važno, jer ako imate ulaznu dolinu, znate da je voda morala teći unutra. Ali ako imate odvodnu dolinu, znate da se voda morala napuniti do razine odvodne doline.”

Da je jezero plitko, moglo bi povremeno presušiti i ne bi bilo pogodno za život. Ali ako je jezero dovoljno duboko da dugo bude stajaća vodena masa, to bi bilo mnogo vjerojatnije mjesto za razvoj i zadržavanje života.

“Jezero ima ne samo oblik kopna koji nam pokazuje da je tamo bilo vode, već imamo i dokaze da se cijeli krater napunio,” rekao je Stack Morgan. "To je ono što nam pomaže povećati samopouzdanje da je Jezero dobro mjesto za traženje života, na način da su druga mjesta, uključujući Gale, malo više kocka."

Još jedna stvar po kojoj je Jezero jedinstveno su minerali koje tamo možemo promatrati. "Krater Jezero je jedini od ovih drevnih kraterskih jezerskih bazena koji ima karbonatne minerale," Stack Morgan rekao je. Karbonati na Zemlji čine strukturnu osnovu fosila i nalaze se u koraljnim grebenima, poput Velikog koraljnog grebena u Australiji. Njihovo pronalaženje u jezeru na Marsu moglo bi ukazivati ​​na istu stvar.

Ne samo da su karbonati prisutni - oni su također prisutni smješten oko unutarnjeg ruba kratera, gdje bi jezero bilo plitko, a to je mjesto gdje bismo ih očekivali pronaći. Karbonati su "stvarno dobri u očuvanju dokaza za život", Stack Morgan rekao je. "Dakle, ako biste morali odabrati mjesto na Marsu na koje biste otišli u potragu za životom, otišli biste u karbonatni unutarnji prsten plitkog jezera" — što je upravo ono što nudi krater Jezero.

Vraćamo uzorke na Zemlju

Iako javnost često ima ideju o čarobnom stroju koji može trenutno analizirati uzorke i vidjeti od čega su napravljeni, à la CSI, stvarnost je da proces analize uzorka traje dugo i sastoji se od mnogo koraka koji moraju biti mukotrpni pratio. Nije moguće skupiti cijeli paket alata za analizu u sićušnu količinu dostupnog prostora na roveru - neki od instrumenata veličine su kuću, a raspoloživi prostor na roveru je veličine kutije za cipele - pa da bismo stvarno razumjeli od čega se sastoji Marsov uzorak, moramo ga vratiti Zemlja.

Zato je sljedeći korak u potrazi za životom na Marsu nakon Perseverancea a misija povratka uzorka, u kojem jednu ili više letjelica šalju se na Mars kako bi prikupili uzorke stijena i tla koje je prikupio Perseverance i vratili ih na Zemlju.

"Ako ćete tražiti život, misija vraćanja uzorka bitan je sljedeći korak", rekao je Beegle. “Budući da vam omogućuje da donesete uzorak, možete ga staviti u laboratorij, znate nešto o tome, a onda možete sve planirati od tamo.

„Svaka svemirska misija pretpostavlja što ćete tamo pronaći - i tako dizajnirate svoje instrumente. Ali s povratom uzorka, možete ga vratiti, identificirate malo više o uzorku, koristite puno nedestruktivnog tehnologije kao što su CT skeniranje i rendgenska tomografija, te ćete razumjeti više o uzorku kako biste mogli prilagoditi svoje eksperimente onome što uzorak je.

“Dakle, povratak uzorka je stvarno vrijedan, i stvarno važan... Od vitalnog je značaja za pitanje je li život postojao na Marsu. Ne znam kako biste to učinili bez toga", dodao je Beegle.

Lov počinje ovog ljeta

Rover Perseverance trebao bi biti lansiran ovog ljeta, u razdoblju od dva i pol tjedna počevši od 17. srpnja. Na Mars bi trebao sletjeti 18. veljače, a odatle bi mogao početi istraživati ​​njegovu okolinu i uzimati uzorke, a možda čak i pronaći dokaze da Zemlja nije jedini planet na kojem postoji život.

Preporuke urednika

• Kozmološko putovanje na posao: Zamršena logistika slanja ljudi na Mars
• Usavršavanje pogona: Kako ćemo odvesti ljude na Mars
• Elektrane na drugim planetima: Kako ćemo proizvoditi električnu energiju na Marsu
• Žetva hidratacije: Kako će budući doseljenici stvarati i skupljati vodu na Marsu
• Astropoljoprivreda: Kako ćemo uzgajati usjeve na Marsu