Како ће НАСА-ин Персеверанце Ровер тражити живот на Марсу

Када НАСА-ин ровер Персеверанце лансира овог лета, суочиће се са једном од најамбициознијих мисија у било ком пројекту истраживања свемира до сада: Потрага за доказ о животу на Марсу. Ако је икада постојао живот на Марсу, сада га готово сигурно нема - па како онда тражити доказе о нечему старом милијардама година на другој планети?

Одговор укључује најтежи ровер који је икада послат на другу планету, исушено корито језера старо милионима година и супермоћни ласер који испарава узорке са удаљености од 20 стопа. Разговарали смо са два НАСА стручњака за Марс како бисмо сазнали више.

Кратка историја Марса

Марс је данас хладна, неплодна планета са веома танком атмосфером која је негостољубива за живот. Али пре неколико милијарди година, то је било сасвим другачије место, прекривено површинском водом и можда чак и домаћин огромног океана који се ширио широм његове северне хемисфере. Ови фактори значе да је некада могао бити домаћин живота.

„Оно што знамо је да је на површини Марса у његовој далекој прошлости било воде у изобиљу“, Кејти Стацк Морган, истраживач Марсове геологије у НАСА-иној лабораторији за млазни погон, рекао. „Имамо обиље доказа за то у... минерали које посматрамо на површини, копнени облици које видимо, тхе долинске мреже урезане у површину Марса, присуство ових делти у басенима древних кратерских језера. Знамо да је вода је била на површини.”

То сазнање доводи до других закључака као што је да је површинска температура морала бити топлија, јер је данас превише хладно да би вода континуирано постојала као течност на површини. Такође сугерише да Марсова атмосфера је вероватно била гушћа и богатија него што је данас.

Постоји нека дебата о томе колико је тачно времена вода била на површини, али научници се слажу да је била ту због чега Стацк Морган описани као „геолошки значајни временски периоди“.

А где је вода у течном стању, постоји потенцијал да је постојао живот.

Како би могао изгледати живот на Марсу?

Истраживачи пажљиво наглашавају да траже живот какав ми познајемо — јер би било немогуће тражити нешто потпуно непознато. Али постоје добри разлози да се претпостави да ако би постојао живот на Марсу, он би био барем упоредиво сличан животу овде на Земљи.

"Постоји варијабилност микробног живота овде на Земљи," Стацк Морган речено, у зависности од фактора средине као што су влажност, температура, надморска висина и многи други. „Али један од разлога зашто очекујемо да ће живот, ако је постојао на Марсу, бити барем препознатљив, јесте то што као што видимо, типови подешавања на Марсу су некада били веома слични онима које имамо Земља."

Знамо да су на Марсу постојала језера, баш као и она на Земљи, као и карактеристике попут делта и планина. Знамо да их има органски молекули на Марсу, који је могао настати животом, али је могао настати и из других природних процеса. У неком тренутку у историји планете, можда је и било није толико различит од Земље данас.

„Имамо све разлоге да верујемо да би се микроби, ако би постојали на Марсу, прилагодили на исти начин на који су се прилагодили микроби на Земљи“, рекао је Стек Морган. „Колико знамо, имали смо исте састојке за живот на Марсу као и овде на Земљи. Дакле, то ствара поверење да бисмо га препознали да је живот на Марсу некада постојао.

Како изгледају докази живота

Па како да уочимо нешто што је можда некада било живо?

Нажалост, „нема трикордера“, Лутер Бигл, главни истражитељ СХЕРЛОЦ-а (Скенинг Хабитабле Енвиронментс витх Раман анд Луминесценце фор Органицс ​​анд Цхемицалс) инструмент на персеверанце роверу, рекао је. „Не постоји ништа што можете да покажете на нешто и кажете: „Ох, постоји живот.“ То је много информација кроз које морате да прођете, да сагледате све заједно и дођете до научног закључка.“

„Тражимо оно што називамо потенцијалним биолошким потписима“, објаснио је Беегле. „На било ком телу у Сунчевом систему, осим ако вам нешто не маше, нисам сигуран да ли бисте то могли назвати животом или не. Имамо озбиљну научну дебату у овој заједници о томе шта је живот и како га откривате."

Било би лако открити тренутно живе заједнице микроорганизама као што су бактеријске простирке. Али мало је вероватно да бисмо пронашли тренутно живе организме на Марсу, па научници уместо тога траже доказе да су ове заједнице можда постојале у прошлости.

„Али тешко је рећи какве би ове заједнице изгледале након две [милијарде] до три милијарде година седења на површини“, рекао је Бигл. „Тако да нам је тешко да знамо које мере бисмо могли да предузмемо које би нам омогућило да кажемо: 'Ово је дефинитивно било живо.'

„Оно што можемо да урадимо је да кажемо:„ Ово је заиста занимљив узорак. Постоји велика шанса да је ово било живо давно. Требало би да вратимо овај узорак и погледамо га у земаљској лабораторији.’ И онда можете доћи до научног консензуса.“

Како ловити ванземаљски фосил

Када је реч о стварном лоцирању доказа у узорцима, први и најочигледнији метод је једноставно да их потражите.

„Први начин на који тражите знакове древног живота је помоћу фотоапарата,“ Стацк Морган објаснио. „Смишљате терен око себе и тражите оно што називамо морфолошким карактеристикама - облицима и текстуре у стенама - које делују необично или да можда нису настале физичким процеси. Дакле, најлакши пример који се можете сетити овде на Земљи је кост диносауруса, у смислу примера макроскопских доказа о животу и харизматичне мегафауне.

„Али очекујемо да ће потрага на Марсу захтевати више суптилности. Зато што претходне мисије ровера нису ни на који начин посматрале мегафауну, па ако тражимо знаке живота, вероватно је на микробној скали.

Да бисмо разумели како би могли да изгледају докази о микробном животу на Марсу, можемо погледати стене овде на Земљи и како оне чувају знаке древног живота. „Тражимо веома фине облике и текстуре у стенама,“ Стацк Морган рекао. „Али и ствари као што су слојеви стена, који се можда наборају на необичан начин. Или можда обрасци које не бисмо очекивали."

Други начин тражења знакова живота је фокусирање на састав стена, посебно на присуство потенцијалних органских материја. Присуство органских материја и необичних текстура стена у комбинацији могу сугерисати да је тамо некада живео живот.

Ова комбинација композиције и текстуре је управо оно што је Бееглеов инструмент СХЕРЛОЦ дизајниран да истражи. И за разлику од претходних ровера, може да истражује узорке без уништавања текстуре стена. „Управо тако тражимо доказе о древном животу у нашој сопственој стени овде на Земљи“, Стацк Морган рекао. "А сада то можемо да урадимо на Марсу."

Коришћење светлости за анализу стена

СХЕРЛОЦ-ов најважнији алат је његов спектрометар, који користи светлост да види од чега је направљен узорак. „Осветљавате нешто и гледате таласну дужину светлости коју емитује, што вам говори које је боје“, објаснио је Бигл. "И гледајући ту боју, можете рећи нешто о узорку."

Постоји много различитих типова спектроскопије, као што је ласерски индукована спектроскопија квара коју изводи Персеверанцеов СуперЦам инструмент, у којој ласер велике снаге испарава узорак и анализира издвојена једињења. Али да бисте потражили доказе о животу, морате гледати у мањем обиму и пожељно користити недеструктивну методу, тако да не морате да уништавате узорак да бисте га анализирали.

СХЕРЛОЦ користи недеструктивну методу која се зове раманска спектроскопија. „У раманској спектроскопији можете рећи да ли је нешто аминокиселина, или да ли је карбонат, или да ли је угаљ, или нешто друго“, објаснио је Беегле. СХЕРЛОЦ такође може да изврши флуоресцентну спектроскопију, која може да открије присуство органских молекула.

Када се користе заједно, ове методе могу дати информације о узорку као што су да ли је органски, да ли се формирао у течном окружењу, да ли је био на високој температури итд. Подаци СХЕРЛОЦ-а се такође могу комбиновати са подацима из других инструмената Персеверанце као што је ПИКСЛ (Планетарни инструмент за Кс-раи Литхоцхемистри) или камере на Мастцам-З да дају потпунију слику о томе од чега је састављен било који узорак оф.

Посебно су вредне за проучавање седиментне стене које се временом формирају у слојевима. Ако Персеверанце успе да пронађе и анализира такав узорак, потенцијално би могао да види како се окружење на Марсу развијало хиљадама година - а могло би чак и да добије увид у нешто попут карбонатног слоја унутар гомиле базалтних слојева, што би сугерисало да се нешто ретко и важно догодило у једном одређеном тренутку у региону историје.

Одабир места за слетање

За лов на знакове живота, не може било које место на Марсу. НАСА је посебно одабрала кратер Језеро за претрагу, јер има посебне карактеристике које га чине највероватније локацијом за коју смо до сада пронашли сачуване доказе о животу.

„Језеро је веома посебно место на Марсу“, Стацк Морган рекао, због присуства делте тамо. „Постоје стотине древних басена кратера за које људи мисле да су имали језера, укључујући кратер Гале [где ровер Цуриосити тренутно истражује]. Али нема сваки кратер очувану делту. Делта је копнени облик који настаје када се река отвори у велики басен и таложи свој седимент.

Делта пружа додатне доказе да је вода некада била на том месту и значи да ће бити занимљивих стена за истраживање.

„Оно што Језеро такође чини посебним је то што има улазну долину у коју се улива вода, али оно што га чини готово јединственим је присуство излазне долине“, Стацк Морган је рекао. „То је једноставна, суптилна ствар, али је невероватно колико је то важно, јер ако имате долину долину, знате да је вода морала да тече. Али ако имате излазну долину, знате да је вода морала да се напуни до нивоа долине.

Да је језеро плитко, можда би повремено пресушило и не би било гостољубиво за живот. Али да је језеро довољно дубоко да дуго времена буде стајаће водено тело, то би била много вероватнија локација да се живот развије и завлада.

„Језеро има не само копнени образац који нам показује да је тамо било воде, већ имамо и доказе да се цео кратер напунио“, Стацк Морган је рекао. „То је оно што помаже да повећамо наше самопоуздање да је Језеро добро место за тражење живота, на начин да су друга места, укључујући Гале, мало више коцкање.

Још једна ствар која Језеро чини јединственим су минерали које тамо можемо посматрати. „Кратер Језеро је једини од ових древних басена кратерских језера који има карбонатне минерале“, Стацк Морган рекао. Карбонати на Земљи чине структурну основу фосила и налазе се у коралним гребенима, попут Великог коралног гребена у Аустралији. Проналажење у језерском басену на Марсу могло би указивати на исту ствар.

Не само да су присутни карбонати - они су такође присутни који се налази око унутрашњег обода кратера, где би језеро било плитко, где бисмо очекивали да их пронађемо. Карбонати су „заиста добри у очувању доказа за живот“, Стацк Морган рекао. „Дакле, ако бисте морали да изаберете место на Марсу да бисте отишли ​​у потрагу за животом, отишли ​​бисте у карбонатни унутрашњи прстен плитког језерског окружења“ — што је управо оно што кратер Језеро нуди.

Враћање узорака на Земљу

Иако јавност често има идеју о магичној машини која може одмах да анализира узорке и види од чега су направљени, а ла ЦСИ, реалност је да процес анализе узорка траје дуго и да се састоји од много корака који морају бити мукотрпни затим. Није могуће скупити читав скуп алата за анализу у малу количину простора доступног на роверу — неки од инструмената су величине кућа, а расположиви простор на роверу је величине кутије за ципеле — тако да да бисмо заиста разумели од чега се састоји марсовски узорак, морамо да га вратимо у Земља.

Зато је следећи корак у потрази за животом на Марсу након Истрајности а мисија повратка узорка, у којима једну или више свемирских летелица се шаљу на Марс да сакупе узорке стена и земље које је Персеверанс сакупио и врате их на Земљу.

„Ако ћете тражити живот, мисија повратка узорка је суштински следећи корак“, рекао је Бигл. „Зато што вам омогућава да вратите узорак, можете га ставити у лабораторију, знате мало о томе, а онда можете све планирати одатле.

„Оно што свака свемирска мисија ради је претпоставити шта ћете тамо пронаћи - и тако дизајнирате своје инструменте. Али са враћањем узорка, можете га вратити, идентификујете мало више о узорку, користите много недеструктивних технологије као што су ЦТ скенирање и рендгенска томографија, а ви разумете више о узорку како бисте могли да прилагодите своје експерименте ономе што узорак је.

„Дакле, враћање узорка је заиста драгоцено и заиста важно... Од виталног је значаја за питање да ли је живот постојао на Марсу или не. Не знам како бисте то урадили без тога“, додао је Бигл.

Лов почиње овог лета

Ровер Персеверанце би требало да буде лансиран овог лета, у периоду од две и по недеље, који почиње 17. јула. Требало би да слети на Марс 18. фебруара, а одатле може да почне да истражује околину и узима узорке, а можда чак и пронађе доказе да Земља није једина планета на којој је био живот.

Препоруке уредника

• Космолошко путовање: незгодна логистика постављања људи на Марс
• Савршен погон: Како ћемо одвести људе на Марс
• Електране на другим планетама: Како ћемо производити електричну енергију на Марсу
• Сакупљање хидратације: Како ће будући досељеници стварати и сакупљати воду на Марсу
• Астропољопривреда: Како ћемо узгајати усеве на Марсу