Prostrediu planín na Marse, kde pristáli landery Vikingov i Mars Pathfinder (hore, záber z Pathfinderu), na Zemi najviac zodpovedá oblasť Yungay v severočílskej púšti Atacama (dolu). FOTO – NASA/JPL, SCIENCE
Od čias, keď medziplanetárne sondy Viking 1 a Viking 2 začali pátrať na povrchu Marsu po živote, uplynulo viac ako štvrťstoročie. Vedci sa dodnes snažia pochopiť experimenty, ktoré vtedy prebiehali v pristávacích častiach sond – landeroch. Pomáhajú im v tom pozemské analógie prostredia, v akých marťanské pátranie prebiehalo. Dosiaľ najvhodnejšie odhalili na severe Chile.
Záhady na pokračovanie
Podľa vedcov z biologického tímu landerov sa na Marse stopy života nenašli. Neskôr však iní vedci biologické experimenty Vikingov silne kritizovali. Nepáčila sa im sama koncepcia a tvrdili, že takto by sa nenašiel život ani v extrémnejších prostrediach na Zemi, kde však preukázateľne existuje v podobe mikróbov. Nesúhlasili ani s interpretáciou meraní a poukazovali tiež na záhadné povlaky na kameňoch v okolí v kontexte nových poznatkov o povrchu Marsu.
Tak či onak, ani po zvážení všetkých kritických pripomienok sa do dnešného dňa vtedajší verdikt nezmenil: Mars je, prinajmenšom v súčasnosti, neživý.
Napriek tomu zostali výsledky všetkých troch biologických experimentov landerov záhadné. Po prvé, na Marse sa nezistila prítomnosť žiadnych chemických organických látok až po úroveň miliardtín obsahu vzoriek. Po druhé, experimenty zachytili prudké uvoľňovanie molekulárneho kyslíka, keď boli vzorky pôdy vystavené vodnej pare. A po tretie, živiny ako keby konzumovalo čosi živé. Poslednému záhadnému výsledku však odporoval prvý, preto biologický tím rozhodol negatívne.
Z Antarktídy do Chile
Vedci pokračovali v hľadaní najbližších pozemských analógií prostredia na povrchu Marsu, aby výsledky biologických laboratórií landerov pochopili ešte lepšie a podľa toho optimálne navrhli podobné experimenty pre chystané nové misie na červenú planétu.
Najprv sa sústredili na suché údolia v Antarktíde, ktoré sú po väčšinu roka alebo stále bez snehovej a ľadovej pokrývky. V poslednom čase sa pomaly sťahujú do Južnej Ameriky. Vysokohorské a púštne prostredia pozdĺž západného okraja tohto kontinentu totiž v „marťanskom“ kontexte vyzerajú veľmi sľubne.
Zatiaľ najnovším výsledkom tohto úsilia je článok Rafaela Navarra-Gonzáleza z Universidad Autónoma de México v Mexico City a francúzskeho CNRS (obdoba našej SAV), ktorý spolu s jedenástimi kolegami z USA a Chile uverejnil v najnovšom čísle časopisu Science.
Púšťou na juh
Títo bádatelia vyšli z predchádzajúcich analýz geológov a geochemikov, ktorí poukázali na veľkú podobnosť hornín a pôd v severočílskej púšti Atacama s výsledkami, ktoré na povrchu Marsu dosiahli landery Vikingov a sonda Mars Pathfinder. Atacama predstavuje extrémne suchú oblasť mierneho pásma, ktorá sa tiahne medzi 20-tym a 30-tym stupňom južnej šírky na tichomorskom pobreží Južnej Ameriky.
Navarro-Gonzáles s kolegami získali vzorky tamojšieho materiálu z početných tamojších lokalít. Zvolili postup zo severu na juh, aby mali vzorky z oblastí s postupne stále vyšším množstvom zrážok. Tým chceli zdokumentovať pomery pri rôznych mierach suchosti prostredia. Vzorky potom analyzovali analógiou marťanského experimentu, no pri vyššej teplote (750 stupňov Celzia). Prítomnosť mikróbov testovali laboratórnou kultiváciou vzoriek pri rôznych úrovniach živín. Rozmanitosť mikróbov zasa analýzami DNA a RNA.
Choďte za vodou
V Yungay na severe, čo je najsuchšia oblasť púšte Atacama, zistili mimoriadne nízky obsah organických molekúl. Zachytili tam prakticky iba kyselinu mravčiu a benzén. Na juhu, za 25-tym stupňom južnej šírky, zistené organické látky čím ďalej, tým viac pribúdali, nech to boli bielkoviny, uhľohydráty, mastné kyseliny, porfyríny či DNA. Po prekročení istej hranice už vedci mohli odhadovať, koľko pôda obsahuje bakteriálnej biomasy a o koľko druhov baktérií asi ide.
Keď však simulovali marťanské výsledky znížením teploty (zo 750 na 500 stupňov Celzia), stopy organických látok, najmä severnejšie, nezachytili. Potvrdzuje to spomenutú kritiku koncepcie experimentov na Vikingoch.
V Yungay zistili extrémne nízky výskyt mikróbov. Neujímajú sa tam ani po prenose vzduchom. Podľa všetkého za to nemôže mineralogické zloženie tamojšej pôdy. Nie je toxická a neprekáža ani jej kyslosť, ktorá sa výrazne mení od jedného miesta ku druhému, takže by aspoň niektorým mikróbom mohla „ulahodiť“. Príčinou absencie mikróbov v Yungay je extrémna suchosť, bez vody mikróby nedokážu prežiť. Yungay leží za prahom suchosti, ešte tolerovanej pozemskými mikróbmi. Podporuje to súčasné heslo NASA pri výskume Marsu: „Follow the water“ (choďte za vodou).
Tajomný oxidant
Atacamská pôda, osobitne v Yungay, je podobne vysoko chemicky reaktívna ako marťanská. Vedci preto opäť vytvorili analógiu marťanských experimentov a pátrali, čo by sa za tým mohlo skrývať. Došli k záveru, že príčina nie je biologická. No pri anorganickom vysvetlení takmer určite nejde o vplyv superoxidov či peroxidov. A v pozadí nie je ani premena nitrátov (zlúčenín kyseliny dusičnej) na peroxonitrit, o ktorom sa v súvislosti s Marsom veľa hovorilo. Na to je nitrátov v Atacame primálo. Podstata atacamského oxidantu(ov) však zostáva rovnako záhadná ako podstata toho, ktorý pôsobí v marťanskej pôde.
V oboch prípadoch je podľa všetkého kľúčom fotochemické pôsobenie slnečného svetla na pôdu. V Atacame nejde o vplyv ultrafialového žiarenia, leží priemerne iba 1 kilometer nad morom. Extrémna suchosť napomáha zachovať (zatiaľ neznáme) fotochemické oxidanty a súčasne potláča výskyt života. Ten by ich prejavy rýchlo zatienil – na Zemi i na Marse.
Tri experimenty na palubách Vikingu 1 a Vikingu 2
V prvom experimente na povrchu Marsu (Pyrolitic Release) sa pôda inkubovala pod svetlom v prítomnosti rádioaktívnych izotopov uhlíka označených oxidov uhoľnatého a uhličitého. Po inkubácii boli plyny odstránené a pôda zohriata na 500 stupňov Celzia s cieľom zistiť, či sa časť ich označeného uhlíka v rámci metabolizmu nejakých foriem života nestala súčasťou zložitých organických molekúl. V druhom experimente (Labeled Release) boli k pôde pridané podobne označené živiny a monitorovali sa uvoľňované plyny, či neobsahujú metabolizované zložky týchto živín. Napokon tretí experiment (Gas Exchange) sledoval zmeny zloženia plynov po kontakte s pôdou a živinami.
