Kedvezőek voltak a körülmények az ősi Marson az élet kialakulásához
Kedvezők lehettek a körülmények az élet kialakulására a Marson több mint 3,5 milliárd évvel ezelőtt, nagyjából azzal egy időben, hogy a Földön megjelentek az első létformák – állítja egy új kutatás, amely az amerikai űrügynökség (NASA) Curiosity marsjárójával az élethez szükséges komplex molekulák létrejöttét elősegítő, a földihez hasonló környezetre talált bizonyítékot.
A Gale-kráterben dolgozó marsjáró két évvel ezelőtt kőzetek felszínén rácsszerű mintázatokra bukkant, ami William Rapin, a Toulouse-i Egyetem Asztrofizikai és Planetológiai Intézetének kutatója és kollégái szerint hosszú ideig, ciklikusan váltakozó nedves-száraz viszonyokra utal. A Nature folyóiratban publikált kutatásban részt vett Nina Lanza, az amerikai Los Alamos Nemzeti Laboratórium bolygókutatója is, aki a kőzetek összetételét távolról vizsgálni képes ChemCam lézeres spektrométer munkáját vezeti.
„A Gale-kráterben talált szerves molekulák alapján az élet szempontjából érdekes környezet körvonalazódik. Legelőször az egykori víz nyomait sikerült azonosítani, aztán a szerves molekulák jelenlétét, most pedig többször, feltehetőleg tartósan ismétlődő nedvesedés-szárazodás ciklusokat” – kommentálta a Qubitnek a tanulmányt Kereszturi Ákos bolygókutató, a CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének tudományos főmunkatársa. Mint elmondta, ezek a ciklusok „a földi élet keletkezése szempontjából kifejezetten érdekesek, ugyanis a párolgással előálló szárazodás és betöményedés a hosszú láncú szerves molekulák képződésének kedvez”.
A többnyire hatszögű poligonok a marsjáró felvételei alapján egy centiméterrel emelkednek ki környezetükből és átlagosan 4 centiméter átmérőjűek. A rács külső határvonala a ChemCam mérései alapján kálcium- és magnézium-szulfátban gazdag, míg a poligonok közepe az alapkőzetre jellemző bazaltos összetételt mutat. A mintázatokat, amelyek a marsjáró által feltárt helyszínen 18 méter vastag réteget alkotnak, a kutatók interpretációja szerint az iszap repedéseit kitöltő szulfátos ásványok és üledék hozta létre.
A formáció 3,6 milliárd évvel ezelőtt, a Mars Noachian és Hesperian időszakainak határán alakulhatott ki, amikor a szmektit agyagásványokban gazdag kőzeteket az egész bolygón szulfátos ásványokat tartalmazók kezdték felváltani. A kutatók azt nem tudták pontosan megállapítani, hogy a nedves-száraz ciklusok milyen gyakran váltakoztak, de valószínűleg évszakos, vagy annál rövidebb skálákról van szó. Maga a 18 méter vastag réteg, ahol a mintázatok előfordulnak, egy néhány ezer évtől néhány millió évig tartó időszakot ölelhet fel, attól függően, hogy milyen gyors volt az üledékkeletkezés a kráterben.
Kereszturi szerint arról, hogy ezek a poligonális gerincek valóban nedves-száraz ciklusok lenyomatát rögzítik, teljesen biztosra további elemzésekkel lehetne jutni, „azonban jelenleg ez tűnik a legvalószínűbb és legegyszerűbb magyarázatnak”. Mivel hasonló képződmények, keletkezésük pedig a Földről is ismert, reális feltételezésnek véli a beszáradásos eredetet, de „nagyobb kérdés, hogy ez a cikkben bemutatottak szerint mennyire volt ciklikus és visszatérő”.
A kutató szerint a képződmények függőleges előfordulásával, legalábbis amennyire az ismert, összeegyeztethető a tartós ismétlődés, de ezt sokkal könnyebben és megbízhatóbban lehetne fúrással vizsgálni. Bár a Curiosity robotkarja rendelkezik fúróval, az csak néhány centiméter mélységből képes mintát venni, ami miatt ilyen feladatokra nem alkalmas. Más a helyzet az Európai Űrügynökség (ESA) Rosalind Franklin marsjáróval, amelynek fúrója 2 méteres mélységet is el tudna érni, ha a szonda tavaly óta nem a Földön vesztegelne.
Az űreszköz eredetileg tavaly szeptemberben indult volna el a vörös bolygó felé egy orosz hordozórakétával és orosz leszállóegységgel, de ez Ukrajna orosz megszállása miatt nem bizonyult lehetségesnek. Jelenleg úgy néz ki, hogy Európa első marsjáróját 2028-ban lőhetik ki, és egy, a NASA segítségével épített európai leszállóegységen landol majd 2030-ban, az Oxia Planumon, ahol egykor víz folyhatott. A CSFK kutatói korábban az ESA szakembereivel együtt terepi teszteket is végeztek a marsjáró fúrási programjának előkészítésére.
De hogy nézett ki 3,6-3,8 milliárd évvel ezelőtt a terület, ahol a Curiosity jelenleg dolgozik? Kereszturi szerint a Gale-kráter egy tartósan nedves környezet lehetett, változatos felszíni viszonyokkal, ahol feltehetőleg időnként hullámzó, felszíni tavak is voltak, de a nedvesség azért többnyire a felszín alatt volt jelen.
Bár az egykori hőmérséklet becslésére egyelőre még kevés biztos támpont van, a folyékony víz jelenléte „kellemes viszonyokra” utalhat. Az enyhén savas kémhatású vízben bőséggel lehetett oldott nátrium, kálcium, vas, klór és szulfát, valamint sótartalma időben változhatott – esetenként betöményedett, máskor pedig felhígult. „Ugyanakkor egyes jelek alapján nem bepárlódás, hanem fagyás és szublimáció lehetett a szárazodás fő formája” – mondta Kereszturi.
Nedves-száraz ciklusok segíthették elő az élet kialakulását
A kutatók sokáig úgy tartották, hogy a földi élet az óceánokban jött létre, amit csak megerősített a „fekete füstölgőknek” nevezett tengeraljzati hidrotermális kürtők felfedezése 1979-ben. Az elmúlt években azonban egészen más kép kezd kibontakozni, ahogy kémikusok és biokémikusok egyre közelebb jutnak az élethez szükséges biomolekulák létrejöttének megértéséhez. Ahogy a Nature 2020-ban összefoglalta, úgy tűnik, az elsősorban örökítőanyagként szolgáló nukleinsavak és a sejteket működtető fehérjék olyan szárazföldi környezetekben jöhettek létre, amelyek váltakozóan nedvesek és szárazak voltak.
Bár a víz nélkülözhetetlen az általunk ismert élethez, a hidrolízisnek nevezett kémiai reakció során el tudja szakítani a DNS-t és az RNS-t felépítő nukleotidok, valamint a fehérjéket alkotó aminosavak közötti kötéseket. Ezeket a reakciókat, amikor a sejteknek szüksége van rá, ma enzimek idézik elő, véletlenszerű előfordulásukat pedig a víz sejtbeli mozgásának precíz szabályozásával és hibajavító folyamatokkal tartják kordában. A korai sejtek megjelenését megelőzően az első információtároló és egyben reakciókat katalizáló RNS-molekulák kutatók szerint a nedves időszakokat megszakító szárazabb körülmények során jöhettek létre, ami lehetőséget adott a molekulát alkotó alegységek összekapcsolódására vagy polimerizációjára.
Egy tavalyi tanulmányban Felix Müller és kollégái, ahogy akkor cikkünkben összefoglaltuk, kísérleteik során arra jutottak, hogy speciális RNS-molekulákon – változóan nedvesebb és szárazabb körülmények között – létrejöhetnek egyszerűbb fehérjék. Ez a kutatók szerint megvilágítja, hogyan alakulhatott ki a földi sejtes életre jellemző, nukleinsavak és fehérjék közötti munkamegosztás. Egy 2018-as kutatásban Sidney Becker és munkatársai pedig arra jutottak, hogy az RNS építőkövei létre tudnak jönni ismétlődő nedves-száraz ciklusok során, és ugyan ez a nukleotidokból molekula láncot létrehozó polimerizációs reakciókat is elősegíti.
Rapin és kollégái szerint ezek és hasonló eredmények alátámasztják, hogy mekkora a váltakozó, nedves-száraz ciklusok jelentősége az élet keletkezésében. Azt is hozzáteszik, hogy a Gale-kráterben a Curiosity által talált duzzadó agyag egykor elősegíthette a biomolekulák koncentrálódását, valamint a polimerizációs reakciókat, ami miatt nagyobb esély volt az élet kialakulása felé vezető kémiai evolúció lejátszódására.
Hasonló, váltakozóan nedves-száraz időszakok a bolygó más részein is végbemehettek ebben az időszakban, így elképzelhető, hogy a Noachian-Hesperian határán lerakódó, a bolygó egészén fellelhető kőzetréteg ősi, prebiotikus kémiai evolúció nyomait rögzíti. Ennek maradványai a Földön a lemeztektonikai és más folyamatok miatt már nem lelhetők föl, így abba csak marsszondákon, vagy marsi kőzetminták visszahozatalán keresztül nyerhetünk betekintést.
A nemrég leszállásának 11. évfordulóját ünneplő Curiosity jelenleg apró krátereket vizsgál, amiket egykor egy légkörben széttöredező meteor hozott létre. A krátercsoporthoz a marsjáró és irányítói által eddig látott legnehezebb terepen keresztül vezetett az út, ahol a szondának 23 fokos emelkedővel, csúszós marsi homokdűnékkel és a kerekével megegyező méretű sziklákkal kellett megküzdenie. A következő hónapokban a marsjáró még feljebb merészkedik a hegyen, egy Gediz Vallisnak nevezett ősi völgy irányába, ahol elképzelhető, hogy egykor folyékony víz folyt.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
