Ősi életre utaló jeleket azonosíthatott a Marson az amerikai űrügynökség Perseverance marsjárója. A Neretva Vallis ősi folyóvölgy kőzetei a bolygókutatás történetének egyik legizgalmasabb felfedezését rejthetik, de komoly akadályokat kell leküzdeni annak bizonyításához, hogy valóban életnyomokról van szó.

„Ezek az eredmények újabb példát szolgáltatnak olyan jellegzetességek együttesére, amelyek kialakításában az élet is szerepet játszhatott” – nyilatkozta a Qubitnek Joel Hurowitz, az amerikai Stony Brook Egyetem docense és a Perseverance küldetésén dolgozó bolygókutató.

Hurowitz és kollégái a Nature folyóiratban szerdán közölt tanulmányukban azt állítják, hogy a folyóvölgyben talált agyagkövek ásványi és kémiai jellemzői, valamint a szerves molekulák jelenléte együttesen potenciálisan életre utaló jelnek (bioszignatúrának) számít. A szakember szerint azt földi laboratóriumi kísérletek és terepi vizsgálatok segíthetnek megérteni, hogy a marsjáró által a kőzetekben észlelt jellegzetességek létrehozásához szükség van-e életre.

„Ha geológusként hasonló anyagokat találsz a Földön, azt gondolnád, hogy élethez van közük. De hasonló jellegek tisztán kémiai folyamatok útján is létrejöhetnek, élet nélkül is, és ennek kell lennie a Mars esetén az elsődleges hipotézisnek – válaszolta kérdésünkre Nicolas Mangold, a franciaországi Nantes Egyetem bolygókutatója, a tanulmány egy másik szerzője. – Nehéz a marsjáró műszereivel demonstrálni, hogy életfolyamatok játszottak szerepet a jellegek kialakításában, így azt reméljük, hogy a mintákat vissza lehet hozni, mert a kérdést földi laboratóriumi vizsgálatokkal lehetne tisztázni”.

A friss kutatás középpontjában az a Cheyava Fallsnak elnevezett kőzet áll, amit a marsjáró tavaly vizsgált meg az ősi folyóvölgy Bright Angelnek nevezett, lakhatónak tűnő, vizes környezetben létrejött üledékes formációjában. „Hihetetlen volt – kommentálta Hurowitz kérdésünkre a Cheyava Falls-nak otthont adó kőzetkibukkanás felfedezését. – Amikor megláttuk az első képeket ezekről a kőzetekről, tudtuk, hogy érdekes kémiai folyamatok zajlottak bennük”.

A NASA már tavaly nyáron beharangozta, hogy a Cheyava Falls bioszignatúrákat rejthet, de a kutató szerint ekkor még nem voltak tisztában azzal, hogy valójában mennyire izgalmasak voltak a kőzet „leopárdfoltoknak” és „mákszemeknek” becézett ásványi jellegeit létrehozó kémiai folyamatok és maga az a környezet, amiben ezek létrejöttek. Mangold szerint úgy tűnik, hogy a lakhatósághoz szükséges összes feltétel teljesült a Marson, „de nem kizárt, hogy ez egy olyan lakható környezet volt, ahol nem volt élet”.

30 mintát gyűjtött onnan, ahol a legnagyobb esély volt ősi életnyomok felfedezésére

A Perseverance-et a covidjárvány kellős közepén, 2020 nyarán indította útnak a NASA, hogy kiderítse, létezett-e egykor élet a Marson. A szondát az űrhivatal az amerikai-európai marsi minta-visszahozatali program első lépésének szánta; feladata értékes kőzetminták összegyűjtése volt, hogy később további szondák a Földre jutassák, majd a kutatók csúcstechnológiás laboratóriumokban elemezhessék őket.

Az eddig 30 mintát begyűjtő marsjáró a 45 kilométer átmérőjű Jezero-kráterben szállt le, amiről bolygókutatók évek óta úgy tartják, hogy az egyik legjobb lehetőséget biztosítja ősi marsi életnyomok felfedezésére. „A Jezero egy tónak adott otthont, és folyók, valamint a talajvíz is fontos szerepet játszottak a megfigyelhető üledékes folyamatokban” – írta kérdésünkre Mangold, aki kollégáival korábban a krátertó kifolyócsatornájának tartott Pliva Vallis jellemzőit vizsgálta keringőegységek által készített megfigyelésekkel.

A Perseverance és a vele utazó, repüléseivel történelmet író Ingenuity helikopter a Jezero legszembetűnőbb jellegzetessége, a Neretva Vallis ősi folyóvölgyből kiinduló deltatorkolat-maradvány közelében szállt le a Mars felszínére. A kutatók a szondával először a kráteraljzatot térképezték fel, ahol vizes átalakuláson átesett lávafolyásokat találtak. Ezután a deltatorkolat-maradvány felé vették az irányt, aminek elejét és tetejét is felderítette a Perseverance. Itt a kutatók folyóvízi, deltatorkolati és tavi környezetben lerakódó üledékes kőzetekre bukkantak.

A delta teteje után a szonda a peremterületnek (Margin Unit) nevezett régiót kutatta, amiben Mars körüli pályáról életnyomok megőrzéséhez ideális karbonátásványokat mutattak ki, majd leereszkedett a Neretva Vallis medrébe. A Nature-ben most megjelent, közel 90 kutató által jegyzett tanulmány az itt folytatott vizsgálatokat részletezi, és geológiai, ásványtani és kémiai bizonyítékok tárházával kívánja alátámasztani, hogy az a kőzetkibukkanás, aminek a Cheyava Falls részét képezi, bioszignatúrákat rejthet.

Mielőtt a Perseverance mintát vett volna a Cheyava Fallsból, a kutatók a kőzetet szinte minden lehetséges műszerrel megvizsgálták. Képeket készítettek róla a Mastcam-Z kamerával, távolról felderítették kémiai és ásványi összetételét a SuperCam lézerspektrométerrel, majd bevetették a robotkarra szerelt SHERLOC-ot és a PIXL-t. A SHERLOC ultraibolya lézeres spektrométere és WATSON kamerája szerves molekulákat mutatott ki a kőzetben, és a PIXL röntgen-fluoreszcens spektrométerrel együtt feltérképezte annak pontos ásványi összetételét.

Mit találtak a különleges kőzetben?

A vizsgálatok szubmilliméteres, sötét gumókat – „mákszemeket” – és milliméteres mérettartományú, középen világos és sötéten határolt reakciófrontokat– „leopárdfoltokat” – tártak fel az agyagkőben, nagyjából egy helyen a kimutatott szerves molekulákkal. Ezeket a kutatók szerint vas-foszfát ásványok, valószínűleg vivianit, valamint vas-szulfidásványok, feltehetőleg greigit alkotják.

„Sok fontos kérdés megválaszolatlan maradt még a gumók és a reakciófrontok eredetéről” – írják tanulmányukban, de azt valószínűsítik, hogy a létrejöttükhöz vezető reakciók alacsony hőmérsékleten történhettek, és szerves molekulák is részt vettek bennük. Ezek Hurowitz szerint úgynevezett makromolekuláris szerves szénként ismertek, de már bírálat alatt áll az a tanulmány, ami a SHERLOC mérései alapján tovább részletezi összetételüket.

A legegyszerűbb magyarázat az, hogy a „mákszemeket” és „leopárdfoltokat” abiotikus, vagyis élet nélküli kémiai reakciók hozták létre. De a kutatók azt állítják tanulmányukban, hogy az ilyen reakcióutakkal szemben felmerülő érvek miatt érdemes megfontolni a biológiai magyarázatokat is. A Földön édesvízi és tengeri környezetben az ilyen vivianitlerakódások jellemzően mikrobiális anyagcsere-folyamatok melléktermékeként keletkeznek, ősi kőzetekben pedig a földi élet legkorábbi kémiai bizonyítékai között tartják őket számon.

A kutatók szerint az a tény, hogy a Cheyava Fallsban megfigyelt reakciófrontok kis méretű, foltszerűen kivilágosodott zónákként jelentkeznek egy alapvetően vas-oxid- tartalmú, vörös színű kőzetben, párhuzamba állítható a földi tengeri üledékben talált, sok esetben mikrobák által létrehozott redukciós halókkal. Ha tényleg mikrobák hozták őket létre, akkor a „mákszemekben” a reakciók hamarabb lezárultak, mint a „leopárdfoltokban”, ahol a vasionok elfogyása után energetikailag kevésbé kedvező, szulfátredukáló anyagcsere mehetett végbe.

Nincs mese, vissza kell hozni a mintákat

„Ez a minta rendkívül értékes, mert sok olyan »összetevőt« tartalmaz, amiket a Földön hasonló korú, közel 3,5 milliárd éves kőzetekben zajló biológiai folyamatok vizsgálatához használnánk” – írta Hurowitz a Cheyava Falls mellől vett Sapphire Canyon mintáról, ami jelenleg egy lezárt mintatárolóban utazik a Perseverance fedélzetén.

A Sapphire Canyon minta a kutató szerint vasat, szenet és többféle redoxállapotú ként is tartalmaz, és ezeknek az elemeknek az izotópjai annak lenyomatát hordozhatják, hogy az életfolyamatok kémiai változásokat idéztek elő rajtuk. Emellett található benne szerves anyag is, aminek pontos összetételét és eredetét fejlett földi vizsgálati módszerekkel meg lehet határozni. De a minta-visszahozatal során nemcsak a Sapphire Canyont kell a földre juttatni a kutató szerint, hanem a többi, a Perseverance által szállított mintát is, ezek ugyanis rengeteg plusz információt szolgáltatnak a Jezero-kráter és környékének egykori környezetéről. „Bármennyire értékes is a Sapphire Canyon, ezt tovább növeli a többi mintából nyerhető többletinformáció” – írta.

Két és fél évvel a Perseverance landolása után már látszott, hogy a 32 darab, összességében nagyjából fél kilogramm felszíni anyagot tartalmazó minta Földre juttatásának költsége akár 11 milliárd dollárba (4100 milliárd forintba) is kerülhet. Ezzel és a projekt sok éves csúszásával szembenézve a NASA tavaly áprilisban bejelentette, hogy újratervezi a programot. Legkorábban jövőre dőlhet el, hogy a minták, köztük a Sapphire Canyon, mikor és hogyan juthatnak vissza a Földre.

A Perseverance eközben a Jezero-kráter peremén folytat vizsgálatokat. Az expedíció jelenlegi fázisa Mangold szerint nagyban eltér az eddigiektől, ugyanis most olyan, vélhetően 3,9 milliárd éves vagy idősebb, noachian korú kőzeteket vizsgálnak, amik idősebbek, mint maga a kráter. Erről a marsi időszakról keveset tudunk, de az ekkor keletkezett kőzetek bővelkednek agyagásványokban, ami nagy mennyiségű víz létéről tanúskodik. Már csak az a kérdés, hogy ebben a vízben lubickolt-e valami. Ennek megválaszolásához minden korábbinál közelebb vagyunk a mostani kutatásnak és a Sapphire Canyon mintának köszönhetően.

* * *

Szeptemberben a mesterséges intelligencia (AI) főbb kutatási irányaival, korlátaival és társadalmi kockázataival foglalkozunk az exkluzív, csak Qubit+ tagoknak meghirdetett, következő tudományos estünkön, a 12. Qubit Live-on.

Velünk lesz Huszár Ferenc mérnökinformatikus, az egyik legidézettebb magyar AI-kutató, Ligeti-Nagy Noémi alkalmazott nyelvész, a Nyelvtudományi Kutatóközpont Nyelvtechnológiai Kutatócsoportjának vezetője, Jakovác Antal fizikus, a Wigner Adat- és Számításintenzív Tudományok Kutatócsoport vezetője, Gáspári Zoltán bioinformatikus, a PPKE egyetemi tanára és Kizlinger Lilla, Ezüst Medve díjas színművész. Ha nem szeretnél lemaradni, iratkozz fel mielőbb a Qubit+-ra!