V úterý 16. prosince 2014 oznámili vědci NASA, kteří se zúčastnili podzimního setkání American Geophysical Union Fall Meeting v San Franciscu, detekci organických sloučenin na Marsu. Oznámení představuje objev chybějící „ingredience“, která je nezbytná pro existenci – minulou nebo současnou – života na Marsu.
Mimořádné tvrzení skutečně vyžadovalo mimořádné důkazy – slavné tvrzení Dr. Carla Sagana. Vědci, členové mise Mars Science Lab – Curiosity Rover – pracovali po dobu 20 měsíců na vzorkování a analýze vzorků atmosféry a povrchu Marsu, aby dospěli ke svým závěrům. Oznámení vychází ze dvou samostatných detekcí organických látek: 1) desetinásobných nárůstů hladin atmosférického metanu a 2) vrtných vzorků z horniny zvané Cumberland, která obsahovala složité organické sloučeniny.
Laditelný laserový spektrometr, jeden z nástrojů v laboratoři Sample Analysis at Mars (SAM) na roveru NASA Curiosity Mars. Měřením absorpce světla na konkrétních vlnových délkách měří koncentrace metanu, oxidu uhličitého a vodní páry v atmosféře Marsu. (Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)
Metan, z nejjednodušších organických sloučenin, byl detekován pomocí nástroje Sample Analysis at Mars Instrument (SAM). Jedná se o jeden ze dvou kompaktních laboratorních přístrojů zabudovaných do kompaktního roveru Curiosity velikosti auta. Velmi brzy po přistání na Marsu začali vědci používat SAM k pravidelnému měření chemického obsahu atmosféry Marsu. U mnoha vzorků byla hladina metanu velmi nízká, ~0,9 části na miliardu. To se však náhle změnilo a jak vědci uvedli na tiskové konferenci, byl to „wow“ moment, který je zaskočil. Byly zjištěny krátké denní skoky v hladinách metanu v průměru 7 dílů na miliardu.
O detekci metanu na Marsu se tvrdilo po celá desetiletí, ale nedávno, v letech 2003 a 2004, nezávislé výzkumné týmy pomocí citlivých spektrometrů na Zemi detekovaly metan v atmosféře Marsu. Jedna skupina vedená Vladimirem Krasnopolským z Katolické univerzity a další vedená Dr. Michaelem Mummou z Goddard Space Flight Center NASA detekovaly široké regionální a časové hladiny metanu až 30 částic na miliardu. Tato oznámení se setkala se značnou skepsí vědecké komunity. A první měření atmosféry Curiosity byla negativní. Ani jedna skupina však ze svých tvrzení neustoupila.
Oblasti, kde se metan objevuje zejména v severním létě (A, B1, B2), a jejich vztah k mineralogickým a geomorfologickým doménám. (A.) Pozorování metanu v blízkosti vulkanické oblasti Syrtis Major. (B.) Geologická mapa Greeley a Guest (41) navrstvená na topografický stínovaný reliéf z MOLA (42). Nejstarší terén (Npld, Nple) je stářím Noachian (~3,6 – 4,5 miliardy let starý, když byl Mars mokrý) a je pokryt vulkanickými usazeninami ze Syrtis Major of Hesperian (Hs) stáří (~3,1 – 3,6 miliardy let starý). (Poděkování: Mumma, et al., 2009, obrázek 3)
Náhlá detekce desetinásobných nárůstů hladiny metanu v kráteru Gale není v rozporu s dřívějšími vzdálenými měřeními ze Země. Vysoké sezónní koncentrace byly v oblastech, které nezahrnují kráter Gale, a je možné, že měření Curiosity mají podobnou povahu, ale kvůli nějakému méně aktivnímu procesu, než existuje v oblastech identifikovaných týmem Dr. Mummy.
Tento obrázek ukazuje desetinásobný nárůst množství metanu v marťanské atmosféře obklopující rover Curiosity Mars od NASA, jak bylo zjištěno sérií měření provedených pomocí nástroje Tunable Laser Spectrometer v laboratorní sadě roveru Sample Analysis at Mars. (Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)
Vědci z NASA z AGU pod vedením vědce projektu MSL Dr. Johna Grotzingera zdůraznili, že zatím nevědí, jak metan vzniká. Proces může být biologický nebo ne. Existují abiotické chemické procesy, které by mohly produkovat metan. Nicméně detekce MSL SAM byly denní špičky a představují aktivní skutečný probíhající proces na rudé planetě. To samo o sobě je velmi vzrušující aspekt detekce.
Tým představil snímky, které popisují, jak by mohl vzniknout metan. Se známými nízkými hladinami metanu na pozadí ~ 1 část na miliardu by bylo možné vyloučit vnější kosmický zdroj, například mikrometeoroidy vstupující do atmosféry a uvolňující organické látky, které jsou následně redukovány slunečním zářením na metan. Zdroj metanu musí být místního původu.
Tento obrázek ilustruje možné způsoby, jak může být metan přidán do atmosféry Marsu (zdroje) a odstraněn z atmosféry (propady). Rover Curiosity Mars od NASA detekoval kolísání koncentrace metanu v atmosféře, což naznačuje, že na moderním Marsu dochází k oběma typům aktivity. Delší titulek pojednává o tom, které zdroje jsou a které dřezy. (Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/Univ. of Michigan)
Vědci ilustrovali dva způsoby výroby. V obou případech dochází k určité denní – nebo alespoň periodické – aktivitě, která uvolňuje metan z podpovrchu Marsu. Zdroj může být biologický, který se hromadí v podpovrchových horninách a pak se náhle uvolní. Nebo abiotická chemie, jako je reakce mezi minerálem olivínem a vodou, by mohla být generátorem.
Navrhovaný a ilustrovaný podpovrchový mechanismus ukládání metanu se nazývá ukládání klatrátů. Skladování klatrátu zahrnuje mřížkové sloučeniny, které mohou zachycovat molekuly, jako je metan, které mohou být následně uvolněny fyzikálními změnami v klatrátu, jako je solární ohřev nebo mechanické namáhání. Prostřednictvím otázek a odpovědí v tisku vědci z NASA uvedli, že takové klatráty by mohly být uchovány po miliony a miliardy let pod zemí.
Druhý objev organických látek zahrnoval složitější sloučeniny v povrchových materiálech. Od příletu na Mars také Curiosity využila vrtací nástroj k prozkoumání vnitřků hornin. Grotzinger zdůraznil, že materiál bezprostředně na povrchu Marsu zažívá účinky radiace a všudypřítomné půdní sloučeniny chloristanu, který snižuje a ničí organické látky jak nyní, tak po miliony let. Detekce žádných organických látek ve volném a exponovaném povrchovém materiálu nezmenšila naděje vědců NASA na detekci organických látek v horninách Marsu.
Srovnání mezi množstvím organické chemikálie jménem chlorbenzen detekovaným ve vzorku horniny „Cumberland“ a jeho množstvím ve vzorcích ze tří dalších marťanských povrchových cílů analyzovaných roverem NASA Curiosity Mars. (Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)
Vrty byly provedeny na několika vybraných horninách a nakonec to byla bahenní hornina zvaná Cumberland, která odhalila přítomnost organických sloučenin, které jsou složitější než jednoduchý metan. Vědci zdůraznili, že co přesně tyto organické sloučeniny jsou, zůstává záhadou kvůli matoucí přítomnosti aktivního chemického chloristanu, který může rychle rozkládat organické látky na jednodušší formy.
Příklady z detekce organických látek na Marsu laboratoří Sample Analysis at Mars (SAM) ve vzorku prášku, který vrták na sondě Curiosity Mars nasbíral z kamenného cíle zvaného „Cumberland“.
(Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)
Detekce organických látek v bahenní hornině Cumberland vyžadovala vrtací nástroj a také lopatku na mnohostranném robotickém rameni, aby byl vzorek dopraven do laboratoře SAM k analýze. Pro detekci metanu má SAM sací ventil pro příjem atmosférických vzorků.
Dr. Grotzinger popsal, jak byl Cumberland vybrán jako zdroj vzorku. Skála se nazývá bahenní kámen, který prošel procesem zvaným digeneze – přeměna sedimentu na horninu. Grotzinger zdůraznil, že tekutiny se budou pohybovat takovou horninou během digeneze a chloristan může zničit organické látky v procesu. To by mohl být případ mnoha metamorfovaných hornin na povrchu Marsu. Panel vědců ukázal srovnání mezi vzorky hornin měřenými SAM. Byly porovnány zejména dva – z rocku „John Klein“ a rock z Cumberland. První nevykazovaly žádné organické látky, stejně jako jiné horniny, které byly odebrány; ale vzorek Cumberlandova vrtáku z jeho vnitřku odhalil organické látky.
Ilustrace některých důvodů, proč je hledání organických chemikálií na Marsu náročné. Jakékoli organické chemikálie mohou být vyrobeny na Marsu nebo dopraveny na Mars, čelí několika možným způsobům přeměny nebo zničení. (Obrazový kredit: NASA/JPL-Caltech)
Analýza práce byla pečlivá – vracela se k Saganově prohlášení. Panel vědců nemohl podcenit důležitost objevování organických látek na Marsu a Grotzinger tyto dva objevy označil za trvalé dědictví Mars Curiosity Rover. Dále uvedl, že metody objevování a analýzy půjdou daleko, aby vedly k výběru nástrojů a jejich použití během mise roveru Mars 2020.
Objev organických látek doplňuje nezbytnou sadu „ingrediencí“ pro minulý nebo současný život na Marsu: 1) zdroj energie, 2) vodu a 3) organické látky. To jsou základní požadavky pro existenci života, jak jej známe. Hledání života na Marsu je teprve na začátku a nové objevy organických látek stále nejsou jasným znamením, že život existoval nebo je dnes přítomen. Nicméně, Dr. Jim Green, představující panel vědců, a Dr. Grotzinger zdůraznili velikost těchto objevů a to, jak jsou spojeny s cíli programu NASA Mars – zvláště nyní s důrazem na posílání lidí na Mars. Pro vozítko Mars Curiosity pokračuje cesta po svazích Mount Sharp a nyní s větší seriózností a pokračujícím hledáním skal podobných Cumberlandu.
Reference:
Curiosity detekuje nárůst metanu na Marsu
NASA Rover našel aktivní, starověkou organickou chemii na Marsu
Research Papers, AGU Press Conerence přes Ustream
Silné uvolňování metanu na Marsu v severním létě 2003