Életnyomok kutatása a jeges holdakon: földi előkészületek a jövő űrszondáihoz

2633

A Perseverance marsjáró egyik legfőbb kutatási célja már jóval február 18-i landolása előtt eldőlt: az ősi marsi élet nyomainak felkutatása a marsi felszínen. A rover egyik tudományos berendezésének módszerével azonban nem csak a Marson, hanem a Szaturnusz Enceladus és Titan, valamint a Jupiter Europa holdján is kutathatunk a mikrobák után.

A marsjáró SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) berendezésével az egykori marsi mikrobiális élethez szükséges ásványok, szerves anyagok és más kémiai vegyületek után nyomoznak; a SHERLOC technológiája azonban könnyedén adaptálható az élet kémiai építőelemeinek kimutatására a Szaturnusz és a Jupiter jeges holdjainak jegében is.

Az Enceladus, Europa és a Titan is vélhetőleg nagy mennyiségű folyékony, potenciálisan biológiai folyamatokkal összefüggésbe hozható kémiai elemekben gazdag óceánt rejteget a jeges felszíne alatt. Kétségkívül a rajtuk fellelhető környezet merőben eltér a mai Marson uralkodó állapotoktól. Ha van valamilyen mikrobiális élet a vízben, akkor annak nyomait a jégben is látnunk kellene – de hogyan találjuk meg, ha mélyen a jégbe van zárva?

A WATSON terepi tesztelése 2019-ben a grönlandi magasan fekvő megfigyelő állomáson, ahol 110 méter mély furatlyukban kereste az élet nyomait. A fúrót tartó csörlő teteje kilóg a sátorból is. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Itt lép be a képbe WATSON (Wireline Analysis Tool for Subsurface Observation of Northern ice sheets, nem összekeverendő a Perseverance SHERLOC műszerét kiegészítő WATSON kamerával, mely a Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering rövidítése), az 1,2 méter hosszú cső formájú prototípus. A Honeybee Robotics’ Planetary Deep Drill fúrójával összekombinálva sikeresen tesztelték a grönlandi jégmezőkön.

WATSON egy kisebb változata utazhat egy jövőbeli küldetéssel, ami a titokzatos jeges holdak lakhatóságát vizsgálná. A berendezés egy speciális szkenner segítségével a jégben található biológiai nyomok után is kutatna (olyan szerves molekulák után, melyeket biológiai folyamatok hoznak létre). Ha találna, akkor egy fejlettebb WATSON mintát is tudna venni a furatlyuk jegéből, további vizsgálatokhoz.

A WATSON és a fúró tetejéhez csatlakoztatott kábelköteg áramforrásként és adattovábbítóként is funkcionál. Fontos, hogy szoros legyen a csatlakozás a köteg és az eszközök közt, különben a berendezés elveszhet a jégben. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Ahelyett, hogy egyből mintát venne, az eszköz ultraibolya lézeres Raman spektroszkópiával helyben analizálná a környező anyagokat. Ennek egyik előnye, hogy a vizsgált mintákat eredeti környezetükben lehet értelmezni, anélkül, hogy szerkezetüket bármilyen módon megváltoztatnánk. Ha később a jeges holdakon találna szerves anyagokat, esetleg mikrobákat, akkor ezeket is természetes környezetükben tudná tanulmányozni.

Habár WATSON ugyanazt a technikát alkalmazza, mint a Perseverance marsjáró SHERLOC berendezése, vannak eltérések közöttük. A SHERLOC marsi kőzet és üledékmintákban kutat ősi mikrobiális élet nyomai után, melyeket össze lehet gyűjteni és visszajuttatni a Földre alapos laboratóriumi vizsgálatokhoz. Továbbá SHERLOC nem fúr lyukakat, ezt egy másik eszköze végzi el. Hasonlóságuk viszont, hogy mindketten ultraibolya lézert és spektrométert használnak. Amíg WATSON jeges környezetre tervezett berendezésén a jégfal textúráját, szemcséit egy beépített kamera figyeli, a Perseverance rover SHERLOC eszközének párja a nagy felbontású WATSON kamera, amivel részletes fényképeket készít a vizsgált kőzetekről.

Enceladus a Földön

Ahogyan SHERLOC is hosszas földi tesztelések után indult útnak a Marsra, úgy WATSON-t is hasonlóképpen próbára teszik, mielőtt a külső Naprendszerbe indul. Ahhoz, hogy megnézzék, hogyan teljesít az Enceladus jégpáncéljához és extrém hideg hőmérsékleteihez hasonló környezetben, Grönlandot választották földi analóg helyszínként a 2019-es tesztek során.

Az analóg helyszínek olyan területek a Földön, melyek hasonló jellemzőkkel bírnak, mint a Naprendszerünkben levő más égitestek. Grönland esetében a parttól távol eső jégtakaró elég jól hasonlít az Enceladus felszínére; a parthoz közeli gleccserek széleinél található roncsolt jég pedig remek analóg helyszíne az Europa mélyen fekvő jeges kérgének. A földi analóg helyszíni tesztelés nem új technológia, hasonló teszteket vezetett például Kereszturi Ákos (ELKH CSFK KTM CSI) kutatócsoportja az ExoMars rover marsi fúrásainak támogatására az Atacama-sivatag melletti Ojos del Salado vulkán térségében.

Fluoreszcencia térkép egy 93,8 méter mély, grönlandi furatlyuk jegéről a WATSON jóvoltából. A bal oldali panelen kissé homályos biológiai jelzőnyomok csoportjait láthatjuk, míg jobb oldalon a színezett változatban a hasonló szerves anyagokat figyelhetjük meg csoportosítva. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Grönland egyik magasan fekvő állomása, Summit Station közelében több mint 100 méter mélyre fúrt le a berendezés. A jégbe merült WATSON ezután UV lézerével megvilágította a furatlyuk falait, amelynek következtében némely molekula fényt bocsátott ki. A spektrométer megmérte a derengést, melyből meghatározható szerkezetük és összetételük is.

Bár a grönlandi jégben talált biológiai nyomok nem okoztak különösebb meglepetést – elvégre földi tesztekről beszélünk – a falban feltérképezett eloszlásuk már felvetett új kérdéseket, vajon miként kerültek oda. A kutatócsoport megállapította, hogy a jégben mélyen található mikrobák inkább foltokba csomósodnak, mintsem rétegekbe, ahogyan azt eredetileg várták. Az egyik legmeglepőbb eredmény az volt, hogy nem számít, milyen mélyen vizsgálódtak, 10 vagy 100 méteren, a mikrobacsoportok eloszlása egyforma volt.

A csoportosulások spektrális jellemzőinek vizsgálatával azonosítottak aromás szénhidrogéneket (némelyike légszennyeződésből is eredhet), lignint (a növények sejtfalának szilárdságát növeli), és más biológiai folyamatokból származó anyagokat is (például komplex szerves savakat, amiket a talajban is találhatunk). Ezen kívül talált a mikrobacsoportokhoz hasonló fényfoltokat is.

Még számos teszt vár WATSON-ra, ideálisan többféle földi analóg helyszínen, de már most biztató, hogy mennyire érzékenyen reagált különböző biológiai nyomokra. A nagy fokú érzékenység például az óceánvilágok felfedezésénél lehet különösen hasznos, ahol nem ismerjük a potenciális biológiai jelek eloszlását és sűrűségét. Ha csak véletlenszerű mintákat gyűjtenénk, lehet, hogy valami nagyon érdekesről maradnánk le; a terepi tesztelésnek köszönhetően viszont egyre jobban érthetővé válik a szerves anyagok és mikrobák földi jégben való eloszlása, ami az Enceladus fúrásánál is rengeteget fog segíteni. A terepi tesztelés eredményeit az Astrobiology 2020-as számában publikálták.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás