Cum roverul Perseverance al NASA va căuta viață pe Marte

Când roverul Perseverance al NASA va fi lansat în această vară, acesta se va confrunta cu una dintre cele mai ambițioase misiuni din orice proiect de explorare spațială de până acum: să caute dovezi ale vieții pe Marte. Dacă a existat vreodată viață pe Marte, aproape sigur că acum nu mai există - așa că cum poți să cauți dovezi despre ceva vechi de miliarde de ani pe o altă planetă?

Răspunsul implică cel mai greu rover trimis vreodată pe o altă planetă, un pat uscat de lac vechi de milioane de ani și un laser superputernic care vaporizează mostre de la 20 de metri distanță. Am vorbit cu doi experți NASA pe Marte pentru a afla mai multe.

O scurtă istorie a lui Marte

Marte astăzi este o planetă rece, sterilă, cu o atmosferă foarte subțire, care este inospitalieră vieții. Dar cu miliarde de ani în urmă, era un loc foarte diferit, acoperit de apă de suprafață și, posibil, chiar găzduind un ocean enorm care se răspândește în emisfera sa nordică. Acești factori înseamnă că odată ar fi putut găzdui viața.

„Ceea ce știm este că a existat apă din belșug la suprafața lui Marte în trecutul său îndepărtat”, a spus Katie Stack Morgan, cercetător în geologie marțiană la Jet Propulsion Lab al NASA, a spus. „Avem dovezi abundente pentru asta în... minerale pe care le observăm la suprafață, formele de pământ pe care le vedem, la rețele de văi sculptate în suprafață lui Marte, prezența acestor delte în bazinele antice ale lacurilor craterelor. Noi stim aia apa era acolo la suprafata.”

Această cunoaștere duce la alte concluzii, cum ar fi că temperatura suprafeței trebuie să fi fost mai caldă, deoarece astăzi este prea rece pentru ca apa să existe continuu ca lichid la suprafață. De asemenea, sugerează că Atmosfera lui Marte era probabil mai groasă și mai bogată decât este astăzi.

Există o dezbatere cu privire la exact cât timp a fost apa la suprafață, dar oamenii de știință sunt de acord că a fost acolo pentru ce Stack Morgan descrise ca „perioade de timp semnificative din punct de vedere geologic”.

Și acolo unde există apă lichidă, există potențialul ca viața să fi existat.

Cum ar fi putut arăta viața de pe Marte?

Cercetătorii sunt atenți să sublinieze că caută viața așa cum o cunoaștem noi - pentru că ar fi imposibil să cauți ceva complet necunoscut. Dar există motive întemeiate să presupunem că, dacă ar exista viață pe Marte, aceasta ar fi cel puțin similară cu viața de aici pe Pământ.

„Există o variabilitate a vieții microbiene aici, pe Pământ”, Stack Morgan a spus, în funcție de factorii de mediu precum umiditatea, temperaturile, altitudinea și mulți alții. „Dar unul dintre motivele pentru care ne așteptăm ca viața, dacă ar exista pe Marte, să fie cel puțin recunoscută, este că, în măsura în care după cum putem vedea, tipurile de setări de pe Marte erau cândva foarte asemănătoare cu tipurile de setări pe care le avem pe Pământ."

Știm că au existat lacuri pe Marte, la fel ca cele de pe Pământ, precum și caracteristici precum delte și munți. Știm că există molecule organice pe Marte, care ar putea fi creat de viață, dar ar fi putut apărea și din alte procese naturale. La un moment dat în istoria planetei, ar fi putut fi nu atât de diferit de Pământ astăzi.

„Avem toate motivele să credem că microbii, dacă ar exista pe Marte, s-ar adapta în același mod în care s-au adaptat microbii de pe Pământ”, a spus Stack Morgan. „Din câte știm, am avut aceleași ingrediente pentru viața pe Marte ca și aici pe Pământ. Deci, asta creează încredere că, dacă viața pe Marte ar exista odată, am recunoaște-o.”

Cum arată dovezile vieții

Așadar, cum observăm ceva care ar fi fost odată în viață?

Din păcate, „nu există tricorder”, Luther Beegle, principalul investigator al SHERLOC (Scanning Habitable) Medii cu Raman și luminiscență pentru produse organice și chimice) de pe roverul Perseverance, a spus. „Nu există nimic pe care să-l poți arăta spre ceva și să spui: „Oh, există viață.” Sunt o mulțime de informații prin care trebuie să treci, să analizezi totul împreună și să ajungi la o concluzie științifică.”

„Căutăm ceea ce numim potențiale semnături bio”, a explicat Beegle. „Pe orice corp dat din sistemul solar, cu excepția cazului în care ceva vă flutură, nu sunt sigur dacă l-ați putea numi viață sau nu. Avem dezbateri științifice serioase în această comunitate despre ce este viața și cum o detectăm.”

Ar fi ușor de detectat comunitățile de microorganisme vii în prezent, cum ar fi covorașele bacteriene. Dar este foarte puțin probabil să găsim organisme vii în prezent pe Marte, așa că oamenii de știință caută în schimb dovezi că aceste comunități ar fi existat în trecut.

„Dar este greu de spus cum ar fi aceste comunități după două [miliarde] până la trei miliarde de ani de stat la suprafață”, a spus Beegle. „Deci este greu pentru noi să știm ce măsurătoare am putea face, care ne-ar permite să spunem: „Acesta a fost cu siguranță în viață”.

„Ceea ce putem face este să spunem: „Acesta este un eșantion cu adevărat interesant. Există șanse mari să fi fost în viață cu mult timp în urmă. Ar trebui să aducem această probă înapoi și să o analizăm într-un laborator terestru.’ Și apoi puteți ajunge la un consens științific.”

Cum să vânezi o fosilă extraterestră

Când vine vorba de localizarea efectivă a dovezilor în mostre, prima și cea mai evidentă metodă este pur și simplu să le cauți.

„Primul mod în care cauți semne ale vieții antice este cu camerele tale.” Stack Morgan explicat. „Îți imaginezi terenul din jurul tău și cauți ceea ce numim caracteristici morfologice – forme și texturi în roci — care par neobișnuite sau care ar putea să nu fi fost formate din punct de vedere fizic proceselor. Deci, cel mai simplu exemplu la care te-ai putea gândi aici pe Pământ este un os de dinozaur, în ceea ce privește exemplele de dovezi macroscopice ale vieții și megafaunei carismatice.

„Dar ne așteptăm ca căutarea pe Marte să necesite mai multă subtilitate. Deoarece misiunile anterioare de rover nu au observat megafauna în niciun fel, așa că dacă căutăm semne de viață, este probabil că este la scară microbiană.”

Așadar, pentru a înțelege cum ar putea arăta dovezile vieții microbiene de pe Marte, ne putem uita la rocile de aici de pe Pământ și la modul în care păstrează semnele vieții antice. „Căutăm forme și texturi la scară foarte fine în roci.” Stack Morgan a spus. „Dar și lucruri precum straturile de rocă, care poate se șifonează într-un mod neobișnuit. Sau poate modele la care nu ne-am aștepta.”

Cealaltă modalitate de a căuta semne de viață este să te concentrezi pe compoziția rocilor, în special pe prezența potențialelor organice. Prezența substanțelor organice și texturile neobișnuite de rocă în combinație pot sugera că viața a trăit cândva acolo.

Această combinație de compoziție și textură este exact ceea ce instrumentul SHERLOC al lui Beegle a fost conceput pentru a investiga. Și, spre deosebire de roverele anterioare, poate investiga mostre fără a distruge textura rocilor. „Exact așa căutăm dovezi ale vieții antice în propria noastră înregistrare rock aici pe Pământ.” Stack Morgan a spus. „Și acum putem face asta pe Marte.”

Folosind lumina pentru a analiza roci

Cel mai important instrument al lui SHERLOC este spectrometrul său, care folosește lumina pentru a vedea din ce este făcută o probă. „Străluciți ceva și vă uitați la lungimea de undă a luminii pe care o emite, ceea ce vă spune ce culoare are”, a explicat Beegle. „Și uitându-te la acea culoare, poți spune ceva despre eșantion.”

Există multe tipuri diferite de spectroscopie, cum ar fi spectroscopia de defalcare indusă de laser realizată de instrumentul SuperCam de la Perseverance, în care un laserul de mare putere vaporizează o probă și analizează compușii eliberați. Dar pentru a căuta dovezi de viață, trebuie să căutați la o scară mai mică și, de preferință, să utilizați o metodă nedistructivă, astfel încât să nu trebuie să distrugeți o probă pentru a o analiza.

SHERLOC folosește o metodă nedistructivă numită spectroscopie raman. „În spectroscopia raman, puteți spune dacă ceva este un aminoacid, sau dacă este un carbonat, sau dacă este un cărbune sau altceva”, a explicat Beegle. SHERLOC poate efectua, de asemenea, spectroscopie fluorescentă, care poate detecta prezența moleculelor organice.

Folosite împreună, aceste metode pot oferi informații despre o probă, cum ar fi dacă este organică, dacă s-a format într-un mediu lichid, dacă a fost la o temperatură ridicată și așa mai departe. Datele SHERLOC pot fi, de asemenea, combinate cu date de la alte instrumente Perseverance, cum ar fi PIXL (Planetary Instrument for Litochimie cu raze X) sau camerele de pe Mastcam-Z pentru a oferi o imagine mai completă a compunerii oricărei mostre date de.

Deosebit de valoroase pentru studiu sunt rocile sedimentare care se formează în straturi în timp. Dacă Perseverance poate găsi și analiza un astfel de eșantion, ar putea vedea cum s-a dezvoltat mediul de pe Marte de-a lungul a mii de ani - și ar putea chiar să găsească o privire ceva asemănător unui strat de carbonat într-o grămadă de straturi bazaltice, ceea ce ar sugera că ceva rar și important s-a întâmplat la un moment dat în timp în regiunea regiunii. istorie.

Alegerea unui loc de aterizare

Pentru a căuta semne de viață, nu orice loc de pe Marte va fi de folos. NASA a ales în mod special craterul Jezero pentru căutare, deoarece are caracteristici speciale care îl fac cea mai probabilă locație pe care am găsit-o până acum să fi păstrat dovezi de viață.

„Jezero este un loc foarte special pe Marte.” Stack Morgan spus, datorită prezenței unei delte acolo. „Există sute de bazine antice de cratere despre care oamenii cred că aveau lacuri, inclusiv craterul Gale [unde explorează în prezent roverul Curiosity]. Dar nu fiecare crater are o deltă păstrată în el. O deltă este forma de sol produsă atunci când un râu se deschide într-un bazin mare și își depune sedimentele.”

O deltă oferă dovezi suplimentare că apa a fost cândva pe site și înseamnă că vor fi roci interesante de explorat.

„Ceea ce face Jezero foarte special este că are o vale de intrare în care curge apa, dar ceea ce îl face aproape unic este prezența unei văi de ieșire.” spuse Stack Morgan. „Este un lucru simplu, subtil, dar este remarcabil cât de important este, pentru că dacă ai o vale de intrare, știi că apa trebuia să curgă înăuntru. Dar dacă ai o vale de ieșire, știi că apa trebuia să se umple până la nivelul văii de ieșire.”

Dacă un lac ar fi fost puțin adânc, s-ar fi putut seca intermitent și nu ar fi fost primitor vieții. Dar dacă un lac ar fi suficient de adânc pentru a fi un corp de apă staționar pentru o perioadă lungă de timp, acesta ar fi o locație mult mai probabilă pentru ca viața să se dezvolte și să prindă.

„Jezero are nu numai forma de uscat care ne arată că era apă acolo, dar avem și dovezi că întreg craterul s-a umplut.” spuse Stack Morgan. „Asta ne ajută să ne creștem încrederea că Jezero este un loc bun pentru a căuta viața, într-un mod în care alte locuri, inclusiv Gale, sunt un pic mai mult un joc de noroc.”

Un alt lucru care face Jezero unic sunt mineralele pe care le putem observa acolo. „Craterul Jezero este singurul dintre aceste bazine antice de lac de crater care conține minerale carbonatice.” Stack Morgan a spus. Carbonații de pe Pământ formează baza structurală a fosilelor și se găsesc în recifele de corali, cum ar fi Marea Barieră de Corali din Australia. Găsirea lor într-un bazin de lac de pe Marte ar putea indica același lucru.

Nu numai că sunt prezenți carbonați, ci și ei situat în jurul marginii interioare a craterului, unde lacul ar fi fost puțin adânc, unde ne-am aștepta să le găsim. Carbonații sunt „foarte buni în păstrarea dovezilor pentru viață” Stack Morgan a spus. „Așa că, dacă ar trebui să alegeți un loc pe Marte pentru a căuta viața, ați merge la inelul interior de carbonat al unui mediu de lac de mică adâncime” – ceea ce este exact ceea ce oferă craterul Jezero.

Preluarea probelor înapoi pe Pământ

Deși publicul are adesea ideea unei mașini magice care poate analiza instantaneu mostre și poate vedea din ce sunt făcute, à la CSI, realitatea este că procesul de analiză a probei durează mult și constă din mulți pași care trebuie să fie minuțios. urmat. Nu este posibil să micșorați o întreagă suită de instrumente de analiză în spațiul mic disponibil pe un rover - unele dintre instrumente au dimensiunea unui casă, iar spațiul disponibil pe rover este de dimensiunea unei cutii de pantofi - așa că pentru a înțelege cu adevărat în ce constă un eșantion marțian, trebuie să îl aducem înapoi la Pământ.

De aceea, următorul pas în căutarea vieții pe Marte după Perseverență este a misiune de returnare a probei, in care una sau mai multe nave spațiale sunt trimiși pe Marte pentru a colecta mostre de rocă și sol pe care Perseverance le-a colectat și pentru a le returna pe Pământ.

„Dacă ai de gând să cauți viața, o misiune de returnare a mostrei este un pas esențial următor”, a spus Beegle. „Pentru că vă permite să aduceți înapoi o probă, o puteți pune într-un laborator, știți puțin despre el și apoi puteți planifica totul de acolo.

„Ceea ce face fiecare misiune spațială este să-și asume ceea ce vei găsi acolo – și așa îți proiectezi instrumentele. Dar, cu returnarea eșantionului, îl puteți aduce înapoi, identificați puțin mai mult despre eșantion, utilizați o mulțime de produse nedistructive. tehnologii precum scanările CT și tomografia cu raze X și înțelegeți mai multe despre eșantion, astfel încât să vă puteți adapta experimentele la ceea ce proba este.

„Așadar, returnarea probei este cu adevărat valoroasă și foarte importantă... Este vitală pentru întrebarea dacă viața a existat sau nu pe Marte. Nu știu cum ai face-o fără el”, a adăugat Beegle.

Vânătoarea începe în această vară

Roverul Perseverance este programat să se lanseze în această vară, într-o perioadă de două săptămâni și jumătate, începând cu 17 iulie. Ar trebui să aterizeze pe Marte pe 18 februarie și de acolo poate începe să exploreze împrejurimile sale și să preleveze mostre și poate chiar să găsească dovezi că Pământul nu este singura planetă care a găzduit viață.

Recomandările editorilor

• O navetă cosmologică: logistica complicată a punerii oamenilor pe Marte
• Perfecționarea propulsiei: cum vom duce oamenii pe Marte
• Centrale electrice de pe alte planete: Cum vom genera electricitate pe Marte
• Recoltarea hidratării: cum vor crea și colecta apă pe Marte viitorii coloniști
• Astroagricultura: Cum vom crește culturi pe Marte