Możliwość istnienia życia na Marsie pobudziła wyobraźnię badaczy, naukowców i pisarzy od ponad wieku. Odkąd Giovanni Schiaparelli (a później Percival Lowell) zauważył, jak wierzyli, „kanały marsjańskie” w XIX wieku, ludzie marzyli o wysłaniu wysłanników na Czerwoną Planetę w nadziei na znalezienie cywilizacji i spotkanie z miejscowymi Marsjanami.
Podczas, gdy Marynarz i Wiking programy z lat 60. i 70. rozwiały pojęcie cywilizacji marsjańskiej, od tego czasu pojawiły się liczne dowody wskazujące, jak kiedyś mogło istnieć życie na Marsie. Dzięki nowym badaniom, które wskazują, że Mars może mieć pod powierzchnią tlenu wystarczającą ilość tlenu, aby utrzymać organizmy tlenowe, teoria, że życie może nadal istnieje, otrzymał kolejny impuls.
Badanie, które niedawno ukazało się w czasopiśmie Nature Geoscience, kierował Vlada Stamenkovic, naukowiec zajmujący się Ziemią i planetą oraz fizyk teoretyczny z Jet Propulsion Laboratory. Dołączyło do niego wielu członków JPL oraz Wydziału Nauk Geologicznych i Planetarnych w California Institute of Technology (Caltech).
Krótko mówiąc, historycznie mało uwagi poświęcano możliwej roli, jaką gaz ziemny mógł odgrywać na Marsie. Wynika to z faktu, że tlen stanowi bardzo mały procent atmosfery Marsa, która składa się głównie z dwutlenku węgla i metanu. Jednak dowody geochemiczne z marsjańskich meteorytów i skał bogatych w mangan na ich powierzchni wykazały wysoki stopień utlenienia.
Mogło to być wynikiem obecności wody na Marsie w przeszłości, co wskazywałoby, że tlen odgrywa rolę w wietrzeniu chemicznym skorupy marsjańskiej. Aby zbadać tę możliwość, Stamenkovi i jego zespół rozważyli dwa dowody zebrane przez Ciekawość wędrowiec. Pierwszym były dowody chemiczne z przyrządu Curiosity's Chemistry and Mineralogy (CheMin), które potwierdziły wysoki poziom utlenienia w próbkach skały marsjańskiej.
Po drugie, sprawdzili dowody uzyskane przez Mars Express ’ Zaawansowany Radar Marsa dla podpowierzchniowego i sondowania jonosfery (MARSIS), który wskazywał na obecność wody pod południowym regionem polarnym Marsa. Korzystając z tych danych, zespół zaczął obliczać, ile tlenu może istnieć w podziemnych złożach solankowych, i czy to wystarczy, aby utrzymać organizmy tlenowe.
Rozpoczęli od opracowania kompleksowych ram termodynamicznych do obliczania rozpuszczalności O² w ciekłych solankach (słona woda i inne rozpuszczalne minerały) w warunkach marsjańskich. Do tych obliczeń przyjęto, że podażą O² była atmosfera Marsa, która byłaby w stanie wejść w kontakt ze środowiskiem powierzchniowym i podpowierzchniowym - a zatem była przenośna.
Następnie połączyli te ramy rozpuszczalności z ogólnym modelem obiegu Marsa (GCM), aby określić roczną szybkość rozpuszczania się O² w solankach - uwzględniając dziś lokalne warunki ciśnienia i temperatury na Marsie. Umożliwiło im to natychmiastowe stwierdzenie, które regiony najprawdopodobniej utrzymają wysoki poziom rozpuszczalności O².
Na koniec obliczyli historyczne i przyszłe zmiany nachylenia Marsa, aby ustalić, jak zmieniał się rozkład środowisk tlenowych w ciągu ostatnich 20 milionów lat i jak mogą się zmienić w ciągu następnych 10 milionów. Na podstawie tego odkryli, że nawet w najgorszych przypadkach w skałach marsjańskich i zbiornikach podpowierzchniowych było wystarczającej ilości tlenu, aby utrzymać tlenowe organizmy drobnoustrojowe. Jak powiedział Stamenkovic dla Space Magazine:
„Naszym wynikiem jest to, że tlen może być rozpuszczony w różnych solankach w nowoczesnych warunkach Marsa w stężeniach znacznie większych niż tlenowe bakterie potrzebne do oddychania. Nie możemy jeszcze wydać oświadczeń dotyczących potencjału wód podziemnych, ale nasze wyniki mogą sugerować istnienie chłodnych solanek działających na skały tworzące tlenki manganu, które zaobserwowano w przypadku MSL. ”
Na podstawie obliczeń odkryli, że większość środowisk podpowierzchniowych na Marsie przekroczyła poziomy tlenu wymagane do oddychania tlenowego (~ 10 ^ 6 moli ^ 3) o maksymalnie 6 rzędów wielkości. Jest to współmierne do poziomów tlenu w dzisiejszych oceanach i jest wyższe niż to, co istniało na Ziemi przed Wielkim Natlenieniem około 2,35 miliarda lat temu (10 ^? 13–10 ^? 6 mol m ^? 3).
Odkrycia te wskazują, że życie może nadal istnieć w podziemnych złożach słonej wody i stanowią wyjaśnienie powstawania silnie utlenionych skał. „Łazik Curiosity firmy MSL wykrył tlenki manganu, które zwykle powstają tylko wtedy, gdy skały wchodzą w interakcje z silnie utlenionymi skałami”, powiedział Stamenkovic. „Tak więc nasze wyniki mogłyby wyjaśnić te odkrycia, gdyby obecne były chłodne solanki, a stężenia tlenu były podobne lub większe niż dzisiaj, gdy skały zostały zmienione”.
Doszli również do wniosku, że wokół regionów polarnych może istnieć wiele lokalizacji, w których istniałyby znacznie wyższe stężenia O², co wystarczyłoby do poparcia istnienia bardziej złożonych organizmów wielokomórkowych, takich jak gąbki. Tymczasem środowiska o pośredniej rozpuszczalności prawdopodobnie wystąpiłyby w niżej położonych obszarach bliższych równika, które mają wyższe ciśnienia powierzchniowe - takie jak Hellas i Amazonis Planitia oraz Arabia i Tempe Terra.
Z tego wszystkiego zaczyna się wyłaniać obraz tego, jak życie na Marsie mogło migrować pod ziemią, zamiast po prostu znikać. Gdy atmosfera była powoli usuwana, a powierzchnia schładzana, woda zaczęła zamarzać i przemieszczać się w głąb ziemi i podpowierzchniowe skrzynie, w których obecna była wystarczająca ilość tlenu do utrzymania organizmów tlenowych niezależnie od fotosyntezy.
Podczas gdy taka możliwość może prowadzić do nowych możliwości w poszukiwaniu życia na Marsie, znalezienie go może być bardzo trudne (i niewskazane). Po pierwsze, poprzednie misje unikały obszarów na Marsie z koncentracją wody w obawie przed skażeniem ich bakteriami ziemskimi. Dlatego właśnie nadchodzące misje, takie jak NASAMars 2020 łazik będzie się skupiał na pobieraniu próbek gleby z powierzchni, aby szukać dowodów na przeszłe życie.
Po drugie, chociaż badanie to pokazuje, że życie mogłoby istnieć w podziemnych skrytkach na Marsie, nie dowodzi to jednoznacznie, że życie wciąż istnieje na Czerwonej Planecie. Ale jak wskazał Stamenkovic, otwiera drzwi do ekscytujących nowych badań i może zasadniczo zmienić nasz sposób patrzenia na Marsa:
„Oznacza to, że wciąż musimy się wiele dowiedzieć o potencjale życia na Marsie, nie tylko przeszłości, ale także teraźniejszości. Tak wiele pytań pozostaje otwartych, ale ta praca daje również nadzieję na zbadanie potencjału życia na Marsie dzisiaj - z naciskiem na oddychanie tlenowe, coś bardzo nieoczekiwanego. ”
Jednym z największych implikacji tego badania jest sposób, w jaki pokazuje, w jaki sposób Mars mógł ewoluować życie w innych warunkach niż na Ziemi. Zamiast organizmów beztlenowych powstających w szkodliwym środowisku i wykorzystujących fotosyntezę do produkcji tlenu (dzięki czemu atmosfera jest odpowiednia dla organizmów tlenowych), Mars mógł pozyskiwać tlen przez skały i wodę, aby utrzymać organizmy tlenowe w zimnym otoczeniu z dala od Słońca.
To badanie może mieć również wpływ na poszukiwanie życia poza Ziemią. Podczas gdy podziemne drobnoustroje na zimnych, wysuszonych egzoplanetach mogą nie wydawać się idealną definicją „zamieszkiwalnej” dla nas, stwarza to potencjalną okazję do poszukiwania życia tak jak my nie znać to. W końcu znalezienie życia poza Ziemią będzie przełomowe, bez względu na to, jaką przybierze formę.
