Perseverance i poszukiwanie życia na Marsie

 

Perseverance i poszukiwanie życia na Marsie

Gdy najnowszy łazik, Perseverance, poleciał w kosmos w lipcu ubiegłego roku, a za osiem miesięcy przyleci na Marsa, narrator powiedział, że misja będzie szukać śladów „starożytnego życia na Marsie”. Przez dziesięciolecia, jeszcze przed Sojournerem, wysyłaliśmy inne misje na Czerwoną Planetę. Czy oni wszyscy nie szukają życia, a jeśli tak, to czy nie powinniśmy byli już go znaleźć? Na Ziemi trudno sobie wyobrazić, że NIE można znaleźć życia. Życie jest prawie wszędzie na naszej planecie i znajdujemy je nawet w miejscach, w których się nie spodziewaliśmy to jeden z powodów, dla których mamy nadzieję, że znajdziemy je na Marsie. Na Marsa wysłano 56 misji. Spośród nich 26 uznano za udane. Ale nie wszyscy szukali życia. Przynajmniej nie bezpośrednio. Zbierali informacje o samym Marsie, żebyśmy następnym razem, gdy wysłaliśmy misję polującą na życie, wiedzieliśmy dokładnie, gdzie szukać. Potrzebujemy tych informacji, ponieważ już raz próbowaliśmy szukać życia na Marsie, a wyniki były… cóż… niejednoznaczne.

Jedno z pierwszych zdjęć Sojournera z lądowania 97 Mars Pathfinder Landing - NASA / JPL

Pierwsze kolorowe zdjęcie wykonane z powierzchni Marsa Viking 1 - NASA

NASA Viking sonda 1 wylądował na Marsie 20 lipca 1976.

Viking przeprowadził trzy eksperymenty, aby określić, czy mikroorganizmy żyją w marsjańskiej glebie, szukając oznak aktywności metabolicznej i fotosyntetycznej. Jeden z tych testów, „znakuje” atomy węgla znacznikiem radioaktywnym. Znacznik pozwala nam śledzić ścieżkę węgla, aby sprawdzić, czy został on metabolizowany. Oznaczenie wykazało pozytywny wynik.

 Wśród naukowców toczyła się debata, sugerująca, że ​​pozytywny wynik był fałszywy - spowodowany raczej procesami chemicznymi w glebie niż biologicznymi. Projektant testu, Gilbert Levin, nadal uważa, że wynik tego testu jest prawidłowym wykrywaniem metabolizmu drobnoustrojów na Marsie, ale większość społeczności naukowej jest podzielona. W najlepszym przypadku wynik jest obecnie uważany za „niejednoznaczny”. Viking 2 miał podobne wyniki.

I to wszystko. Viking 1 i 2 to jedyne misje, które wysłaliśmy w celu poszukiwania żywego życia na Marsie. Potrzebowaliśmy więcej kontekstu. Viking był w zasadzie strzałem w ciemno. Jak możemy być bardziej pewni podobnych wyników testów w przyszłości? Odpowiedzią nie było szukanie życia na Marsie… ale badanie życia Marsa.

Mars był dla nas na powierzchni jałowym pustkowiem. Ale co pod powierzchnią? Czy Mars miał bardziej nadającą się do zamieszkania starożytną przeszłość i jak długo to trwało? Czy nasz sąsiad był taki jak my? Czy był bardziej mokry? Czy miał składniki potrzebne do życia jak Ziemia? Czy Mars był bardziej aktywny geologicznie niż zamarznięty świat, który teraz widzimy?

Oddychanie jest potrzebne, ale nasza atmosfera również utrzymuje ciepło na planecie i działa jako ochrona przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Spacecraft) przybył na orbitę Marsa 22 września 2014 r., Aby dowiedzieć się, co stało się z atmosferą Marsa. Mając dowody na istnienie starożytnych przepływów wody na Marsie, uważamy, że głównym wyzwalaczem globalnej zmiany klimatu na Marsie była utrata atmosfery. Podczas gdy Ziemia utrzymywała swoją atmosferę przez eony, Mars wyparował w kosmos, tworząc cienką warstwę gazowego dwutlenku węgla 100 razy mniejszą niż powietrze na Ziemi. MAVEN potwierdził, że atmosfera Marsa jest dosłownie zdmuchiwana przez Słońce. Możliwe, że to parowanie jest spowodowane słabym polem magnetycznym Marsa, ponieważ pole magnetyczne Ziemi chroni naszą atmosferę przed promieniowaniem słonecznym, jak olbrzymia tarcza otaczająca naszą planetę. Biorąc pod uwagę tempo strat, możemy wywnioskować, że jeśli Mars miał cieplejszą, bardziej wilgotną przeszłość, a przeszłość ta radykalnie się zmieniła około 3 miliardy lat temu. Oznacza to miliard lat, aby życie ewoluowało. Tak więc istnieje szansa, że ​​przynajmniej proste życie drobnoustrojów miało czas ewoluować na Marsie.

Wizja artysty na cieplejszym, nadającym się do zamieszkania Marsie - Daein Ballard CC BY-SA 3.0

26 listopada 2018 r. Sonda Mars Interior Exploration przy użyciu sondy Seismic Investigations  wylądowała na Marsie, aby dać nam wgląd WEWNĄTRZ planety za pomocą trzęsień ziemi… eee… trzęsień Marsa. Mars nie jest tak aktywny sejsmicznie jak Ziemia, co oznacza, że ​​znaczna część jego wczesnej historii jest zachowana w skałach i minerałach, które pozostają nienaruszone. W przeciwieństwie do ruchomych płyt tektonicznych i aktywności wulkanicznej na Ziemi, Mars nie ma tektoniki płyt i prawdopodobnie jest niewielka lub żadna z aktywności wulkanicznej, która zasadniczo zamraża planetę w czasie. Ta „zamarznięta” planeta pozwala nam zrozumieć powstawanie planet skalistych w Układzie Słonecznym i dowiedzieć się więcej o własnej historii Marsa. Chociaż aktywność sejsmiczna na Marsie jest niewielka, powoduje powstawanie fal, które przemieszczają się przez planetę, a które InSight obecnie używa do zaglądania w Marsa jak planetarnego ultradźwięku.

Jeśli istnieje jeden sekretny sos do życia, jaki znamy, jest nim woda. Woda jest niesamowita. Dostarcza składników odżywczych, usuwa odpady i chroni przed szkodliwym promieniowaniem. Jeśli wiemy, gdzie Mars miał lub nadal ma wodę, jest to dobre miejsce do poszukiwania życia. Już podczas misji wikingów odkryliśmy pewne ślady wody na Marsie. Kolejne misje uzupełniały dowody. Phoenix Lander, który przybył 25 maja 2008 potwierdził obecność wody z lodem po raz pierwszy. Phoenix pokazał, że region polarny otaczający lądownik mógł być mokry nawet 600 milionów lat temu. Feniks odkrył również, że suszenie Marsa pozostawiło bakteriobójczy nadchloran w glebie powierzchniowej Marsa. Oznacza to, że istniejące życie Marsa może być niemożliwe, przynajmniej na powierzchni, co jeszcze bardziej budzi wątpliwości co do wyników wikingów. Spirit i Opportunity przybyły 4 i 20 stycznia 2004. Zasilane energią słoneczną i ważące niecałe 200 kg oba łaziki były geologami badającymi skały w poszukiwaniu wskazówek dotyczących wodnej przeszłości na Marsie. Spirit znalazł skały bazaltowe - skały wzbogacone elementami występującymi w roztworach wodnych. Jednak największe odkrycie - krzemionkę utworzoną przez gorące źródła - znaleziono nieoczekiwanie, gdy łazikowi zablokowało się jedno z jego kół. Koło wleczone ocierało się o ziemię, odsłaniając osad krzemionki, który jest jednym z najsilniejszych dowodów wilgotniejszej marsjańskiej przeszłości.

Krzemionka ujawniona przez Spirit's Dragging Wheel - NASA / JPL

Opportunity utrzymuje rekord najdłużej trwającej nieprzerwanie misji na powierzchni Marsa na poziomie ponad 5300 Soli (marsjański dzień trwający 24 godziny i 39 minut). Jest także rekordzistą w pokonanej odległości, przejechał ponad 45 km! Porównaj to ze 100m Sojournera ! Odkrył złogi hematytu, które tworzą się w wodzie, a także żyły gipsowe, jak się uważa, powstałe w wyniku podziemnych przepływów wody. Być może największym odkryciem Opportunity były złoża gliny znalezione w kraterze Endeavour. Obecność gliny sugeruje, że na Marsie istniały nie tylko zbiorniki wody, ale także, że część wody miała raczej neutralne pH niż kwaśne lub zasadowe; korzystne warunki dla życia drobnoustrojów. Kontakt z Opportunity urwał się 10 czerwca 2018 Prawdopodobnie z powodu burzy i naniesionego przez nią pyłu zawiodło ładowanie akumulatorów. 

Opportunity  robi selfie na Marsie - NASA / JPL

Curiosity Rover jest obecnie jedynym pojazdem na Marsie. Lądował 6 sierpnia 2012 w kraterze Gale; krater uderzeniowy miał od 2,5 do 3,8 miliarda lat. Głębokość krateru oznacza, że ​​mógł on zawierać wodę, umożliwiając Curiosity dostęp do miliardów lat możliwej historii sedymentacji i erozji. Jego dwuletnia misja trwała już ponad 2800 soli. Oprócz misji geologicznej, takiej jak misja Spirit i Opportunity , Curiosity to laboratorium chemiczne poszukujące śladów pierwiastków i związków organicznych - niezbędnych cegiełek do życia. Curiosity odkrył, że ​​krater Gale prawdopodobnie zawierał niekwaśne, niskosolne jezioro słodkowodne. W dniu 7 czerwca 2018, NASA ogłosiła, że Curiosity odkrył 100 razy większe stężenia węgla organicznego niż wcześniej odkryte na Marsie. Wygląda więc na to, że Mars nie tylko miał w przeszłości klimat bardziej dostosowany do życia, ale także miał surowce i energię niezbędną do ewolucji życia.

Z nieba odnotowano również ślady obecności wody na Marsie. Mars Odyssey (nazwa pochodzi od książki 2001: A Space Odyssey) jest rekordowo długo na orbicie planety. Odyssey wykrył dowody na obecność wody w pobliżu równikowych i polarnych regionów Marsa już w 2002 roku. Dowody zebrane przez Odyssey zostały wykorzystane do zaprojektowania misji Phoenix, aby potwierdzić odkrycia Odyssey. Europejska Agencja Kosmiczna Mars Express Orbiter wykryła pierwszy dowód obecności wody LIQUID na Marsie pod pokrywą lodową południowego bieguna Marsa. Jezioro Wostok na Ziemi jest analogicznym jeziorem podlodowcowym pod ziemią lodową Antarktydy, które uważa się za siedlisko życia (choć trudne do osiągnięcia nawet na Ziemi). Wreszcie Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) dotarł do Marsa 10 marca 2006 r., aby zbadać sezonowe zmiany na Marsie i szukać śladów wody. Dzięki najszybszemu łączu w historii misji przesyłał dane z szybkością 6 Mb/s, i wysłał na Ziemię więcej danych niż jakikolwiek inny orbiter.  MRO pomogło w mapowaniu lodu w czapach polarnych Marsa i ujawniło, że uderzenie meteorytu na Marsa spowodowało wydobycie lodu pod powierzchnią wody. MRO niedawno obchodziła 15 -lecie i z tej okazji, NASA wydała zapierające dech w piersiach zdjęcia Marsa. Kamery MRO pomogły również wybrać obszary dla nowych misji lądowych na Marsie - w szczególności miejsce lądowania Perseverance w miejscu zwanym Kraterem Jezero.

Zdjęcia MRO Martian Sand Dunes from Orbit - NASA / JPL

Badanie starożytnej przeszłości Marsa, pomogło określić, gdzie powinny być nasze kolejne próby znalezienia życia. Krater Jezero był prawdopodobnie częścią starożytnego dorzecza - samo słowo Jezero oznacza „jezioro” w kilku słowiańskich językach. W pobliżu krawędzi krateru o szerokości 50 km znajduje się trójkąt wachlarzowy ze złożami minerałów ilastych, wskazującymi na bogate w składniki odżywcze źródła wody. TO jest dobre miejsce do szukania przeszłego życia na Marsie.

Miejsce lądowania krater Jezero Delta rzeki Fan - NASA / JPL

Szersze ujęcie krateru Jezero. Delta wachlarza miejsca lądowania z poprzedniego zdjęcia jest nakreślona -NASA / JPL

Ale dlaczego „przeszłe życie”? Dowiedzieliśmy się, że przeszłość Marsa była o wiele bardziej idealna do życia. Wiemy również, że życie drobnoustrojów na powierzchni może zostać zniszczone przez nadchlorany i promieniowanie ultrafioletowe. Przeszłość prawdopodobnie zawiera znacznie bogatsze dowody życia na Marsie, więc to przeszłość Perseverance będzie badać. W glebie mogą znajdować się mikroskopijne skamieniałości. Jak możemy się tego dowiedzieć? Cóż, najlepszym sposobem jest sprowadzenie gleby Z POWROTEM na Ziemię.

Od jakiegoś czasu NASA dyskutuje o sprowadzeniu próbek marsjańskiej gleby do domu. Perseverance jest pierwszą misją, która próbuje tego dokonać. Łazik ma pojemnik do przechowywania próbek mogacy pomieścić do 43 podstawowych próbek, które przyszła misja przyniesie na Ziemię. Używając łazika „Fetch Rover”, misja zbierze próbki i zawiezie je do pojazdu stojącego na Marsie, a one wyrzuci je na orbitujący statek lecący na Ziemię. Być może nastąpi to we wczesnych latach 30. Można wiele osiągnąć, mając roboty na powierzchni innego świata, ale posiadanie próbek gleby w laboratorium na Ziemi pozwala zrobić o wiele więcej dla nauki.

Perseverance pomaga nam również w kontynuowaniu naszych kroków w kierunku Układu Słonecznego. Od dziesięcioleci rozmawiamy o zabraniu ludzi na Marsa. Perseverance zawiera urządzenie do sekwestrowania tlenu z atmosfery dwutlenku węgla Marsa. Technologia jest dowodem słuszności koncepcji dla przyszłych kolonii, które chcą stworzyć oddychającą atmosferę na Marsie dla bazy wykorzystującej tlen, który już tam jest. Ponadto Perseverance jest wyposażony w radar penetracyjny; technologia, z której mogą skorzystać przyszli koloniści, aby znaleźć wodę w stanie ciekłym.

 Percy nie będzie samotnie badał Czerwonej Planety, ale z latającym pomocnikiem imieniem Ingenuity; sonda zrobiona z helikoptera… (helidrobe?) Ingenuity będzie pierwszym pojazdem latającym, jaki kiedykolwiek operował na innej planecie. Nie jest wyposażony w instrumenty naukowe, takie jak Perseverance, ale jest raczej latającą kamerą do wyszukiwania interesujących miejsc. Podobnie jak wiele innych sond działających na powierzchni Marsa, Ingenuity będzie pojazdem zasilanym energią słoneczną. Jednak sama Perseverance będzie napędzana energią jądrową, działającą na 5-kilogramowym rdzeniu z plutonu, jak Curiosity . Zaletą jest to, że nie trzeba martwić się o panele słoneczne podczas burzy piaskowej.

Schemat Ingenuity Copter - JPL Caltech

Podczas gdy Perseverance zagląda do starożytnego życia na Marsie, poszukiwania istniejącego życia wciąż trwają. Europejska Agencja Kosmiczna pracuje obecnie nad łazikiem Rosalind Franklin, częścią ich projektu ExoMars 2022, który będzie szukał życia na Marsie. Rosalind nie będzie szukała życia bezpośrednio na powierzchni Marsa, tak jak zrobił to Viking , ale POZA powierzchnią. Szacuje się, że musimy wkopać się co najmniej dwa metry w dół poza zasięgiem niszczących życie nadchloranów i intensywnego promieniowania ultrafioletowego. Perseverance zagłębia się w przeszłość, a Rosalind w teraźniejszość. Oba posiadają klucze do przyszłych odkryć.

Istnieje duża szansa, że ​​między tymi misjami w ciągu najbliższych piętnastu lat uzyskamy jaśniejszą odpowiedź, czy życie istnieje lub kiedykolwiek istniało na naszej sąsiedniej planecie. Perseverance ma przybyć na Marsa 18 lutego 2021 r..