A Mars bolygó kutatásának megoldatlan kérdései

11206

A hozzánk legjobban hasonlító bolygónak, a Marsnak egykor jelentősebb vízkörforgása is lehetett, valószínűleg óceánokkal, felszínformáló tavakkal és talán mikrobiális élőlényekkel. A bolygó fejlődéstörténete során azonban a vízciklus, a dinamó és vulkanikus folyamatok lecsökkentek vagy gyakorlatilag meg is szűntek. Napjainkban a Marson aktív évszakos változások figyelhetőek meg, például a jégsapkákon, az állandóan fagyott területeken és a légköri összetételben. Sőt az sem zárható ki, hogy véletlenül odaszállított földi mikrobákkal együtt élnek ott a máig fennmaradt marsi egyszerű élőlények; számos keringőegység, leszállóegység és marsjáró dolgozik azon, hogy ezekre a kérdésekre válaszokat találjunk. Következő lépés a marsi minták Földre szállítása, illetve idővel az emberes felfedezés. A bolygó legújabb kutatási eredményeit összefoglaló tanulmány az International Journal of Astrobiology tudományos folyóiratban jelent meg, elkészítésében pedig dr. Kereszturi Ákos, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont tudományos főmunkatársa is közreműködött.

A korai és a mai Marsot összevetve az egyik legnagyobb eltérés, hogy a fiatal Mars légköre közel olyan vastag volt, mint a mai Földé. Elméleti számítások és megfigyelések alapján is valószínűsíthető, hogy a fiatal Nap extrém ultraibolya sugárzása, illetve csillagszele jóval erősebb volt, mint napjainkban; ez is hozzájárulhatott a Mars légkörének elszökéséhez. A helyzetet súlyosbíthatta, hogy körülbelül 4,1 milliárd évvel ezelőtt a Mars dinamója leállt, így mára csak a kéreg gyenge mágneses terei maradtak meg. A bolygó lakhatóságát drasztikusan befolyásolta a légkör elvesztése, a folyékony víz megőrzéséhez és a feltételezett bióta káros sugárzástól való megvédéséhez ugyanis fontos a jelenléte.

Fantáziarajz a 4 milliárd évvel ezelőtti Marsról. A bolygón elegendő víz lehetett ahhoz, hogy a teljes felszínét 140 méter mélyen borítsa, de valószínűbb, hogy az északi féltekén alakulhattak ki nagyobb, akár 1,6 km-t meghaladó mélységű óceánok. (Forrás: ESO/M. Kornmesser / N. Risinger (skysurvey.org))

A földi élet valószínűleg az óceánokban alakulhatott ki először, és nem csak a modern tengerekben, de több mint 100 millió tóban is a mai napig burjánzik. Emiatt is élveznek kiemelt figyelmet a Mars ősi tómedrei, mint például a Jezero-kráter, egy kiszáradt krátertó vidéke, ahol a NASA Perseverance rovere jelenleg is az ősi marsi élet nyomai után kutat. A bolygó korai felfedezései során érdekes bizonyítékokat gyűjtöttek számos krátertóról (medencékben látszólag véget érő csatornákról), illetve valószínűsítették, hogy az északi féltekén nagyobb kiterjedésű óceán lehetett. Az mostanra nagy biztonsággal állítható, hogy a Mars felszíni morfológiáját meleg és nedves múltja alakította ki; a kérdés az, hogy vajon mennyire meleg, mennyire nedves, illetve ezek a körülmények mennyire lehettek időszakosak.

A folyékony víz története mellett a metán is feladja a leckét a kutatóknak, amióta az 1970-es években a Mariner9 keringőegység IRIS spektrométere először mutatta ki a légkörben. Az 1990-es években a koncentráció felső határát 20 ppb (part per billion, milliárdod rész) értéken határozták meg, de ez 2003-ban drasztikusan megváltozott. Ekkor a Keck Obszervatórium, a Gemini South Obszervatórium és a NASA IRTF teleszkópjainak mérései alapján a keveredési arány 10 ± 3 ppbv (a v a térfogatra utal) értékre becsülték. A Mars Express keringőegység 2004-es eredményei 0 és 30 ppbv között mozgó értéket mutattak az északi tél idején, valamint azt, hogy az északi tavaszból déli nyárba haladva átlagosan 14 ± 5 ppbv mennyiséggel csökkent a légköri metán koncentrációja. A Mars Global Surveyor TES műszerével is megerősítették a metán évszakos változását, akár 60 ppm (part per million, miliomod rész) csúcsértékkel is időnként. A felszínen a NASA Curiosity rovere végzett méréseket, ezek 0,69 ± 0,25 ppbv értékek körül mozogtak, időnként 7,2 ppbv csúcsokkal. A változatos számokat elnézve is látható, hogy a marsi metán mennyiségének kérdése a mai napig megoldatlan maradt.

Miért olyan érdekes a marsi metán? A földi metán közel 95%-a biológiai úton keletkezik (pl. metanogén élőlények). Ha bárhol máshol az univerzumban életet keresünk, akkor egyelőre kizárólag spektrumok alapján tudunk előrehaladni. A metán biológiai és nem biológiai úton is ki tud alakulni, például szerpentinizáción keresztül. A metanogén élőlényeknek két fontos tulajdonsága van: úgy véljük, hogy ezek a mai Földünk legprimitívebb élőlényei, illetve anaerob, szívós mikroorganizmusok lévén extrém hőmérsékletek és savasság mellett is képesek életben maradni (ilyen körülmények a korai Földre jellemzőbbek voltak). Ha fennmaradtak hasonlóan szívós élőlények a Marson, akkor azok például egy anaerob felszín alatti tóban lehetnek, ahol nem feltétlenül áll rendelkezésre minden olyan elem, amelyikre egy anaerob élőlénynek szüksége lenne a metán előállításához. Ahhoz, hogy egy másik égitesten valószínűsítsünk valamilyen életet, a metánhoz hasonló biogén gázoknak folyamatosan megfelelő szinten jelen kell lenniük; ezek alapján tehát a marsi metán mennyiségének időszakos emelkedéseit inkább okozhatja valamilyen geológiai folyamat.

Marsi áfonyák, azaz hematitgömböcskék (szferulák) az Opportunity rover felvételén. A megjelenésükből arra következtethetünk, hogy az Opportunity és Spirit marsjárók leszállóhelyén, a Meridiani Planum területén hidrotermális aktivitás lehetett a múltban. Az ilyen és hasonló nyomokból lehet összerakosgatni a marsi víz történetét. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/Cornell University)

A Mars lakhatósága

De mi van akkor, ha sose volt élet a Marson? Egy lakható, de mégis élettelen bolygó fontos kérdéseket vetne fel. Vannak, akik szerint egy ilyen állapot logikusan szemlélve teljesen kizárt; nem tudunk olyan helyet lakhatóként definiálni, ahol nem lakik semmi. Ez viszont hibás logika, például mikrobiológus kutatók rendszeresen készítenek olyan agarlemezeket, amik lakhatók az ismert organizmusok számára, ennek ellenére lakatlanok. Lehet, hogy a Marson is található ilyen környezet, ahol az ismert élet számára minden szükséges körülmény adott (pl. metanogén élőlényeknek), de mégsem volt ott soha élet. Ez lehet amiatt, hogy a Marson sosem alakult ki élet, vagy csak olyan átmeneti időszakokban bukkant fel különböző pontjain, hogy végül nem tudott az egész bolygón elterjedni. Jelenleg még nem lehet egyértelműen megválaszolni, hogy volt-e vagy van-e élet a Marson. A kérdés viszont mindenképpen fontos, ugyanis azt tudjuk, hogy vannak, voltak lakható területek a szomszédos bolygónkon.

Marsi ,,biomarker” lehetne például valamilyen mikrofosszília, azaz egyéni vagy csoportos mikrobiális sejtek megkövesedett maradványai (ilyeneket keres például a NASA Perseverance rovere). A kihívás abban rejlik, hogy a marsi alapkőzetekben a mikrofosszíliákra hasonlító nyomokat egyértelműen lehessen életnyomként azonosítani. Ugyanakkor akár a mai, erős UV és ionizáló sugárzással terhelt marsi felszínen vagy felszínközelben is életben maradhatnak mikroorganizmusok, ha kellőképpen pigmentáltak. A melaninhoz hasonló pigmentek képesek elnyelni a káros sugárzást, így a jelenlétével növekszik az adott organizmus túlélési esélye. Jó példa a sérült csernobili atomerőmű környékén található gombafajok, amelyeknek közel 80%-a melanin segítségével élte túl a katasztrófát, illetve állította helyre elterjedését.

Előbb-utóbb biztosra vehető, hogy emberek fognak a Marsra lépni. Ha ezek a látogatások hosszabb ideig tartanak, akkor szükséges lesz a marsi erőforrásokat úgy felhasználni, hogy fenntarthatóan, ugyanakkor kényelmesen is ellássák az ott tartózkodó embereket. Mivel a Földről a Marsra tartó hosszú út miatt lassú és drága az utánpótlás szállítása, ezért maximálisan ki kell használni a helyi erőforrásokat; számos erre irányuló kutatás zajlik napjainkban is. A legfontosabb megoldandó kérdések: 1) túlélni a Marsig tartó utat (űrbeli környezet hatása az emberi szervezetre); 2) sugárzásvédelem a Marson; 3) emberek számára is biztonságos leszállási és felszállási megoldások; 4) az életben maradáshoz szükséges környezet kialakítása. Az ezekre is irányuló kutatások például a Nemzetközi Űrállomáson (ISS), illetve földi laboratóriumokban és földi Mars-analóg helyszíneken is zajlanak. A Perseverance rover is számos erre irányuló kísérletet vitt magával, például űrruha darabokat (az időjárásnak és sugárzásnak leginkább ellenálló anyag kiválasztásához), vagy a MOXIE kísérletet, ami a Mars szén-dioxid légköréből oxigént képes előállítani.

Az emberiség találkozása egy potenciálisan lakott égitesttel komoly bolygóvédelmi kérdéseket is felvet. Akár földi mikrobákat juttatunk egy másik égitestre, akár egy másik égitestről hozunk a Földre biológiai ,,szennyezést”, a következmények gyakorlatilag megjósolhatatlanok. A Mars esetében ez különösen a felszín alatti régiókra igaz, ott ugyanis sok esetben a behurcolt földi mikroorganizmusok életben tudnának maradni. Ennek az elkerülésére az eszközöket, járműveket és később az űrhajósokat is gondosan kell fertőtleníteni; a lokális marsi környezetben megőrződött potenciális ősi életnyomok pontos felkutatásának viszont még az első emberek megérkezése előtt meg kell történnie. Itt pedig felmerül a kérdés: ha találunk valamilyen ma is létező életformát a Marson, akkor etikus-e beavatkozni a fejlődésükbe?

A jelenlegi és jövőbeli marsi küldetések során elért technológiai fejlődés, illetve a különböző nemzetek közös munkája is pozitív következményei a szomszédos bolygónk kutatásának. A Mars kutatása továbbá a STEM területek felé kacsintgató fiatalok számára is vonzó lehet, arról nem beszélve, hogy a Földet érintő globális problémák megoldásaihoz is hozzájárulhat. A Mars idővel az emberiség ,,tesztbolygójává” avanzsálhat a bolygóközi civilizációvá való fejlődésünk útján. Ez még annak ellenére is egyre realisztikusabb jövőkép, hogy az eléréséhez még rengeteg technológiai kihívást kell teljesítenünk. Ide tartoznak az erőforrások konzervatív és hatékony kihasználásai is, ami végezetül arra is megtanít majd minket, hogyan tudjuk a saját bolygónk erőforrásait fenntarthatóan kihasználni.

Forrás: Arxiv

Hozzászólás

hozzászólás