Keď sa tento rok v lete spustí rover Perseverance od NASA, bude čeliť jednej z najambicióznejších misií v rámci akéhokoľvek projektu prieskumu vesmíru doteraz: Hľadať dôkazy o živote na Marse. Ak bol niekedy život na Marse, takmer určite nie je teraz – ako teda hľadať dôkazy o niečom starom miliardy rokov na inej planéte?
Obsah
- Stručná história Marsu
- Ako mohol vyzerať život na Marse?
- Ako vyzerá dôkaz života
- Ako loviť mimozemskú fosíliu
- Použitie svetla na analýzu hornín
- Výber miesta na pristátie
- Dostávanie vzoriek späť na Zem
- Lov začína toto leto
Odpoveď zahŕňa najťažší rover, aký bol kedy vyslaný na inú planétu, vyschnuté dno jazera, ktoré je staré milióny rokov, a supervýkonný laser, ktorý odparuje vzorky zo vzdialenosti 20 stôp. Hovorili sme s dvoma expertmi NASA na Mars, aby sme sa dozvedeli viac.
Odporúčané videá
Stručná história Marsu
Púštny „Rover“ pomáha vedcom z NASA pripraviť sa na Mars
Mars je dnes studená, neplodná planéta s veľmi tenkou atmosférou, ktorá je nehostinná pre život. Ale pred miliardami rokov to bolo úplne iné miesto, pokryté povrchovou vodou a možno aj hostiteľom obrovského oceánu rozprestierajúceho sa na severnej pologuli. Tieto faktory znamenajú, že kedysi mohol hostiť život.
Súvisiace
- Kozmická komunikácia: Ako budú prví ľudia na Marse komunikovať so Zemou
- Astropsychológia: Ako si zachovať zdravý rozum na Marse
- Umelé atmosféry: Ako na Marse postavíme základňu s dýchateľným vzduchom
„Vieme, že v dávnej minulosti bolo na povrchu Marsu dostatok vody,“ povedala Katie Stack Morgan, výskumník v marťanskej geológii v laboratóriu Jet Propulsion Lab NASA, povedal. „Máme na to množstvo dôkazov v... minerály, ktoré pozorujeme na povrchu sa formuje krajina, ktorú vidíme, údolné siete vytesané do povrchu Marsu, prítomnosť týchto delt v povodiach starovekých kráterových jazier. My to vieme voda bola na povrchu.”
Tieto poznatky vedú k ďalším záverom, ako napríklad, že povrchová teplota musela byť vyššia, pretože dnes je príliš chladno na to, aby voda na povrchu nepretržite existovala ako kvapalina. To tiež naznačuje Atmosféra Marsu bola pravdepodobne hustejšia a bohatšia ako je tomu dnes.
Existuje určitá diskusia o tom, ako dlho presne bola voda na povrchu, ale vedci sa zhodujú, že na čo tam bola Stack Morgan opísané ako „geologicky významné časové obdobia“.
A tam, kde je tekutá voda, existuje potenciál pre existenciu života.
Ako mohol vyzerať život na Marse?
Zoznámte sa s Katie Stack Morgan z NASA, zástupkyňou projektu Mars 2020. Vedec — Za vesmírnou loďou Live Q&A
Výskumníci sú opatrní, aby zdôraznili, že hľadajú život, ako ho poznáme - pretože by bolo nemožné hľadať niečo úplne neznáme. Existujú však dobré dôvody domnievať sa, že ak by na Marse existoval život, bol by aspoň porovnateľne podobný životu tu na Zemi.
"Tu na Zemi existuje variabilita mikrobiálneho života," Stack Morgan v závislosti od faktorov prostredia, ako je vlhkosť, teplota, nadmorská výška a mnoho ďalších. „Ale jeden z dôvodov, prečo očakávame, že život, ak by existoval na Marse, bude aspoň rozpoznateľný, je ten, že ako môžeme vidieť, typy nastavení na Marse boli kedysi veľmi podobné tým typom nastavení, ktoré máme na Zem.”
Vieme, že na Marse boli jazerá, rovnako ako na Zemi, a tiež útvary ako delty a hory. Vieme, že existujú organické molekuly na Marse, ktorý mohol vzniknúť životom, ale mohol vzniknúť aj z iných prírodných procesov. V určitom bode histórie planéty to tak mohlo byť sa až tak nelíši od Zeme dnes.
"Máme všetky dôvody domnievať sa, že ak by na Marse existovali mikróby, prispôsobili by sa rovnakým spôsobom, akým sa prispôsobili mikróby na Zemi," povedal Stack Morgan. „Pokiaľ vieme, mali sme rovnaké ingrediencie pre život na Marse, aké sme mali tu na Zemi. Takže to vytvára dôveru, že ak by život na Marse niekedy existoval, spoznali by sme ho.“
Ako vyzerá dôkaz života
Ako teda zistíme niečo, čo mohlo byť kedysi živé?
Žiaľ, „neexistuje žiadny trikordér“, Luther Beegle, hlavný vyšetrovateľ SHERLOC (Scanning Habitable Prostredia s nástrojom Raman a Luminescence for Organics and Chemicals) na roveri Perseverance. "Neexistuje nič, na čo by ste mohli na niečo ukázať a povedať: ,Ach, tu je život.‘ Je to množstvo informácií, ktorými sa musíte prebrodiť, aby ste sa na všetko pozreli spolu a prišli s vedeckým záverom."
"Hľadáme to, čo nazývame potenciálne biopodpisy," vysvetlil Beegle. „Na akomkoľvek tele v slnečnej sústave, pokiaľ s vami niečo nezamáva, nie som si istý, či by ste to mohli nazvať životom alebo nie. V tejto komunite vedieme serióznu vedeckú diskusiu o tom, čo je život a ako ho zisťujete.“
Bolo by ľahké odhaliť v súčasnosti žijúce komunity mikroorganizmov, ako sú bakteriálne rohože. Je však veľmi nepravdepodobné, že by sme na Marse našli aktuálne živé organizmy, takže vedci namiesto toho hľadajú dôkazy, že tieto komunity mohli existovať v minulosti.
„Je však ťažké povedať, aké by tieto komunity boli po dvoch [miliardách] až troch miliardách rokov sedenia na povrchu,“ povedal Beegle. "Takže je pre nás ťažké vedieť, aké jedno meranie by sme mohli urobiť, aby sme mohli povedať: "Toto bolo určite živé."
"Čo môžeme urobiť, je povedať:" Toto je skutočne zaujímavá vzorka. Je veľká šanca, že to bolo živé už dávno. Mali by sme priniesť túto vzorku späť a pozrieť sa na ňu v pozemskom laboratóriu.‘ A potom môžete dospieť k vedeckému konsenzu.“
Ako loviť mimozemskú fosíliu
Pokiaľ ide o skutočné umiestnenie dôkazov vo vzorkách, prvou a najzrejmejšou metódou je jednoducho ich hľadať.
„Prvý spôsob, ako hľadať známky pradávneho života, sú fotoaparáty,“ Stack Morgan vysvetlil. „Zobrazujete si terén okolo seba a hľadáte to, čo nazývame morfologické znaky – tvary a textúry v skalách - ktoré sa zdajú nezvyčajné alebo ktoré možno neboli vytvorené fyzikálne procesy. Takže najjednoduchším príkladom, aký si tu na Zemi môžete predstaviť, je kosť dinosaura, pokiaľ ide o príklady makroskopických dôkazov života a charizmatickej megafauny.
"Očakávame však, že hľadanie na Marse si bude vyžadovať viac jemnosti." Pretože predchádzajúce misie roverov nijako nepozorovali megafaunu, takže ak hľadáme známky života, je to pravdepodobne v mikrobiálnom meradle.“
Aby sme pochopili, ako by mohli vyzerať dôkazy o mikrobiálnom živote na Marse, môžeme sa pozrieť na skaly tu na Zemi a na to, ako si zachovávajú známky starovekého života. "Hľadáme veľmi jemné tvary a textúry v skalách," Stack Morgan povedal. „Ale aj veci ako skalné vrstvy, ktoré sa možno nezvyčajne krčia. Alebo možno vzory, ktoré by sme nečakali.“
Ďalším spôsobom, ako hľadať známky života, je zamerať sa na zloženie hornín, najmä na prítomnosť potenciálnych organických látok. Prítomnosť organických látok a nezvyčajné horninové textúry v kombinácii môžu naznačovať, že tam kedysi žil život.
Táto kombinácia zloženia a textúry je presne to, na čo bol navrhnutý Beegleov nástroj SHERLOC. A na rozdiel od predchádzajúcich roverov dokáže skúmať vzorky bez zničenia textúry hornín. "Presne takto hľadáme dôkazy o starovekom živote v našom vlastnom rockovom zázname tu na Zemi," Stack Morgan povedal. "A teraz to môžeme urobiť na Marse."
Použitie svetla na analýzu hornín
Najdôležitejším nástrojom SHERLOC je jeho spektrometer, ktorý využíva svetlo, aby zistil, z čoho je vzorka vyrobená. "Na niečo posvietite a pozriete sa na vlnovú dĺžku svetla, ktoré vyžaruje, čo vám povie, akú má farbu," vysvetlil Beegle. "A keď sa pozriete na túto farbu, môžete povedať niečo o vzorke."
Existuje mnoho rôznych typov spektroskopie, ako je napríklad laserom indukovaná spektroskopia rozpadu vykonávaná prístrojom Perseverance's SuperCam, v ktorom vysokovýkonný laser odparí vzorku a analyzuje uvoľnené zlúčeniny. Ak však chcete hľadať dôkazy o živote, musíte sa pozrieť v menšom meradle a pokiaľ možno použiť nedeštruktívnu metódu, aby ste vzorku nemuseli zničiť, aby ste ju mohli analyzovať.
SHERLOC používa nedeštruktívnu metódu nazývanú Ramanova spektroskopia. "V ramanovej spektroskopii môžete povedať, či je niečo aminokyselina, alebo či je to uhličitan, alebo či je to uhlie, alebo niečo iné," vysvetlil Beegle. SHERLOC môže vykonávať aj fluorescenčnú spektroskopiu, ktorá dokáže detekovať prítomnosť organických molekúl.
Pri spoločnom použití môžu tieto metódy poskytnúť informácie o vzorke, napríklad či je organická, či vznikla v kvapalnom prostredí, či bola pri vysokej teplote atď. Údaje SHERLOC možno tiež kombinovať s údajmi z iných nástrojov vytrvalosti, ako je PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) alebo kamery na Mastcam-Z, aby ste získali úplnejší obraz o tom, z čoho sa skladá ktorákoľvek vzorka z
Na štúdium sú obzvlášť cenné sedimentárne horniny, ktoré sa časom tvoria vo vrstvách. Ak Perseverance dokáže nájsť a analyzovať takúto vzorku, mohla by potenciálne vidieť, ako sa prostredie na Marse vyvíjalo počas tisícok rokov – a dokonca by mohla zahliadnuť niečo ako karbonátová vrstva v skupine čadičových vrstiev, čo by naznačovalo, že v určitom konkrétnom časovom bode regiónu sa stalo niečo vzácne a dôležité. histórie.
Výber miesta na pristátie
Na hľadanie známok života nepostačí hocijaké miesto na Marse. NASA si na hľadanie konkrétne vybrala kráter Jezero, pretože má konkrétne vlastnosti, vďaka ktorým je najpravdepodobnejším miestom, ktoré sme doteraz našli, kde sa zachovali dôkazy o živote.
Miesto pristátia Mars 2020: Prelet nad kráterom Jezero
"Jezero je veľmi zvláštne miesto na Marse," Stack Morgan povedal, kvôli prítomnosti delty tam. „Existujú stovky starovekých kráterových nádrží, o ktorých si ľudia myslia, že mali jazerá, vrátane krátera Gale [kde v súčasnosti skúma rover Curiosity]. Ale nie každý kráter má v sebe zachovanú deltu. Delta je suchozemská forma, ktorá vzniká, keď sa rieka otvára do veľkej panvy a ukladá svoj sediment.“
Delta poskytuje ďalší dôkaz, že na mieste bola kedysi voda a znamená, že tu budú zaujímavé skaly na preskúmanie.
„Jezero je tiež výnimočné tým, že má vstupné údolie, kadiaľ voda vteká, no takmer jedinečným je prítomnosť výstupného údolia,“ povedal Stack Morgan. „Je to jednoduchá, jemná vec, ale je pozoruhodné, aké je to dôležité, pretože ak máte zátokové údolie, viete, že voda musela vtekať dovnútra. Ale ak máte výstupné údolie, viete, že voda sa musela naplniť až po úroveň výstupného údolia.“
Ak by bolo jazero plytké, mohlo by občas vyschnúť a nebolo by pohostinné pre život. Ak by však bolo jazero dostatočne hlboké na to, aby na ňom dlho stálo, bolo by to oveľa pravdepodobnejšie miesto pre rozvoj a uchytenie života.
"Jezero má nielen formu súše, ktorá nám ukazuje, že tam bola voda, ale máme aj dôkazy, že celý kráter sa zaplnil," povedal Stack Morgan. "Práve to pomáha zvýšiť našu dôveru, že Jezero je dobré miesto na hľadanie života, a to takým spôsobom, že iné miesta vrátane Gale sú o niečo väčší hazard."
Ďalšou vecou, ktorá robí Jezero jedinečným, sú minerály, ktoré tam môžeme pozorovať. „Kráter Jezero je jediným z týchto prastarých kráterových jazier, ktorý obsahuje minerály uhličitanov,“ Stack Morgan povedal. Uhličitany na Zemi tvoria štrukturálny základ fosílií a nachádzajú sa v koralových útesoch, ako je Veľký bariérový útes v Austrálii. Ich nájdenie v jazernej panve na Marse by mohlo naznačovať to isté.
Nielenže sú prítomné uhličitany - sú tiež umiestnené okolo vnútorného okraja krátera, kde by bolo jazero plytké, čo je miesto, kde by sme ich očakávali. Uhličitany sú „naozaj dobré pri uchovávaní dôkazov pre život“, Stack Morgan povedal. „Ak by ste si teda mali vybrať miesto na Marse, kde by ste sa vydali hľadať život, išli by ste do karbonátového vnútorného kruhu prostredia plytkého jazera“ – čo je presne to, čo kráter Jezero ponúka.
Dostávanie vzoriek späť na Zem
Hoci verejnosť má často predstavu o magickom stroji, ktorý dokáže okamžite analyzovať vzorky a zistiť, z čoho sú vyrobené, à la CSI, skutočnosť je taká, že proces analýzy vzorky trvá dlho a pozostáva z mnohých krokov, ktoré musia byť pracné nasledovalo. Nie je možné zmenšiť celú súpravu analytických nástrojov na malé množstvo priestoru dostupného na roveri – niektoré nástroje majú veľkosť dom a dostupný priestor na roveri má veľkosť krabice od topánok – takže aby sme skutočne pochopili, z čoho pozostáva vzorka z Marsu, musíme ju vrátiť späť Zem.
Preto je ďalším krokom pri hľadaní života na Marse po vytrvalosti a vzorová návratová misia, v ktorom jedna alebo viac kozmických lodí sú poslaní na Mars, aby zhromaždili vzorky hornín a pôdy, ktoré Perseverance zozbierala, a vrátili ich na Zem.
"Ak sa chystáte hľadať život, vzorová návratová misia je nevyhnutným ďalším krokom," povedal Beegle. „Pretože vám umožňuje priniesť vzorku späť, môžete ju vložiť do laboratória, trochu o nej viete a potom môžete všetko naplánovať.
„Každá vesmírna misia predpokladá, čo tam nájdete – a takto navrhujete svoje nástroje. Ale s vrátením vzorky ju môžete vrátiť, identifikujete sa o vzorke trochu viac, použijete veľa nedeštruktívnych technológie, ako sú CT skeny a röntgenová tomografia, a pochopíte viac o vzorke, aby ste mohli prispôsobiť svoje experimenty tomu, čo vzorka je.
"Takže návrat vzorky je skutočne cenný a skutočne dôležitý... Je životne dôležitý pri otázke, či na Marse existoval život alebo nie." Neviem, ako by si to bez toho dokázal,“ dodal Beegle.
Lov začína toto leto
Rover Perseverance sa má spustiť toto leto, nejaký čas v období dva a pol týždňa, ktoré sa začína 17. júla. Na Marse by mal pristáť 18. februára a odtiaľ môže začať skúmať jeho okolie a odoberať vzorky a možno aj nájsť dôkazy, že Zem nie je jedinou planétou, na ktorej sa nachádzal život.
Odporúčania redaktorov
- Kozmologické dochádzanie: Zložitá logistika umiestňovania ľudí na Mars
- Zdokonaľovanie pohonu: Ako dostaneme ľudí na Mars
- Elektrárne na iných planétach: Ako budeme vyrábať elektrinu na Marse
- Zber hydratácie: Ako budú budúci osadníci vytvárať a zbierať vodu na Marse
- Astropoľnohospodárstvo: Ako budeme pestovať plodiny na Marse
