Fontos magyar eredmény a marsi élet utáni kutatásban

A vörös bolygó felszínén a jégborította apró szemcsék körül néhány molekula vastagságú folyékony vízréteg lehet - az ilyen, úgynevezett adszorbeált vízfilm akár életfolyamatokhoz is hátteret nyújthat. A Collegium Budapestben dolgozó magyar kutatók szerint a sarki dűnék felszínközeli rétegében alkamanként megfelelő körülmények lehetnek az esetleg itt található ellenálló élőlények számára.

Folyásos alakzatok egy dnemezőn tavasszal (NASA, JPL, Colbud)

A Mars felszínén a folyékony víz és az élet lehetőségét vizsgáló magyar és német kutatók nemrég fontos eredményt értek el. Az Európai Űrügynökség vezetése alatt dolgozó szakemberek lehetséges vízfolyásnyomokra akadtak, és olyan mikroszkopikus környezetet azonosítottak, amelyben akár ellenálló életformák is előfordulhatnak. A kérdés egyelőre nyitott, és ennek megfelelően az érdekes területek vizsgálata perspektívikus a vörös bolygón.

A folyékony víznek a Marson való megjelenését nehezíti, hogy a felszínen alacsony a hőmérséklet, rendkívül száraz a légkör és kicsi a légnyomás is. A felszíni átlaghőmérséklet -65 Celsius-fok körüli, de a kőzetek kis hőkapacitása miatt a felszín gyorsan melegszik és hűl. Megfelelő helyen és időpontban, dél körül nulla fok közelébe is emelkedhet a hőmérséklet. A folyékony víz előfordulása szempontjából komoly probléma, hogy a légkör rendkívül száraz. Ennek megfelelően a jég már általában -40 Celsius-fok körül szublimálni kezd, így a H₂O még azelőtt eltűnhet, hogy  elég meleg lenne a megolvadáshoz.

Mindez elméleti közelítés, amitől eltérések is lehetnek a gyakorlatban. Ilyen eltérést okozhatnak egyrészt az olvadáspontcsökkentő anyagok, amelyektől a folyékony fázis lényegesen nulla fok alatt is megjelenhet, illetve gyengül a párolgás. Néhány szakember véleménye alapján a Phoenix-űrszonda leszállóhelyén is volt folyékony víz az űreszköz leszállólábain lévő apró csepp alakú képződményekben, mint arról korábban beszámoltunk.

A víz megjelenésének egy további jelenség is kedvez, amely a H₂O molekulák és az ásványok felszíne között fellépő erőkkel kapcsolatos. Diedrich Möhlmann (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR)  modellszámításai alapján a kölcsönhatásokban az ásványi felületek a Van der Waals erők révén olyan erővel vonzzák magukhoz a H₂O molekulákat, hogy azok elszakadnak a szilárd jégtől.

Ennek megfelelően a jéggel érintkező ásványi felületeket körülbelül -60 Celsius-fok felett egy hozzá erősen tapadó, vékony H₂O réteg övezheti. Az ásványok felszínétől távolabbi molekulákra kifejtett vonzerő már nem elég ahhoz, hogy leszakítsa azokat a jég kristályrácsából. Az ásvány külső felülete mentén sorakozó H₂O molekulák nem alkotnak szilárd kristályrácsot, viszonylag mobilisak, tehát a felület mentén szabadon mozognak. Azt is mondhatjuk, nagyon vékony és folyékony vízfilm borítja az ásványok felületét.

Az élet lehetősége

A fenti, úgynevezett adszorbeált víz kémiai és mechanikai hatással is bír. Az ilyen réteggel körülvett szemcsék amikor egymáson fekszenek, lejtős területeken elgördülhetnek. Ugyanakkor akár biológiai következménye is lehet jelenlétének, mint azt a fenti német szakember hazai kollégái, a Collegium Budapest Institute for Advanced Study intézetben dolgozó Mars Astrobiology Group vizsgálja. A csoport vezetője Szathmáry Eörs (evolúcióbiológus), tagjai Bérczi Szaniszló (fizikus), Gánti Tibor (vegyész), Horváth András (csillagász), Kereszturi Ákos (geológus), Pócs Tamás (biológus) és Sik András (geográfus).

Az Európai Űrügynökség (ESA) és a Magyar Űrkutatási Iroda (MŰI) támogatásával működő csoport olyan alakzatokat azonosított a Mars sarki dűnéin, amelyek a fenti vékony vízfilm segítségével keletkezhettek. Német kollégájukkal kidolgoztak egy modellt, amelynek alapján a besugárzás hatására a sötét dűnéket alkotó szemcsék körül vékony vízréteg jelenhet meg. A kérdéses réteg jellemzői a kifagyó jég vastagságának és a beeső napsugárnak megfelelően napi ciklussal változnak.

A DDS-MSO hipotézis

Egy sötét dűnefolt

A Collegium Budapest kutatói által kidolgozott DDS-MSO hipotézis (sötét dűnefoltok - marsfelszíni organizmusok, Dark Dune Spots - Mars Surface Organisms) szerint a bolygó sarkvidéki területein lévő fagyborította dűnéken tavasszal olyan állapotok léphetnek fel, amelyek közepette akár élőlények is megélhetnek. A sötét dűnefoltok változásai, és a velük kapcsolatban feltételezett marsi mikroorganizmusok lehetséges életciklusa az alábbiakban vázolható:

1. Az erősödő tavaszi napsugárzástól a télen lerakódott fagytakaró felső, szén-dioxid-jég rétege szublimálni kezd.
2. A fagytakarón így kialakuló mélyedésekben a szén-dioxid alatti vízjég réteget erős besugárzás éri.
3. Az ilyen foltok területén a sötét dűnehomok szemcséi az elnyelt napfénytől melegszenek, és felületük mentén vékony vízréteg keletkezik, amely megjelenését az őket burkoló vízjég szilárd fázisú üvegházhatása is segíti.
4. A folyékony vizet felveszik a feltételezett marsi élőlények, és a nap melegebb időszakában aktív élettevékenységet folytatnak.
5. A folyékony víz, avagy a víz által körbevett szemcsék lejtőirányba elmozdulnak, folyásos alakzatokat létrehozva.
6. Az éjszaka kifagyó újabb vízjég réteg napközben megolvad, és az ismétlődő ciklusok periodikusan biztosítanak megfelelő körülményeket az életfolyamatokhoz.
7. A nyár közeledtével a fagytakaró teljesen eltűnik, és a dűnehomok felső néhány milliméteres rétegében lévő mikroorganizmusok tetszhalott állapotba kerülnek a következő tavaszig.
   

Mint azt a magyar kutatók nemrég az Icarus és az Astrobiology folyóiratokban publikálták, afolokban a szemcsék körül előforduló folyékony víz a feltételezett életfolyamatok szempontjából is fontos lehet. A hipotetikus marsi élőlényeknek az éjszakai időszakban áll rendelkezésére a legtöbb elérhető H₂O, míg az életfolyamatoknak kedvező magasabb hőmérséklet nappal jellemző.

Mindent összevetve a felszínen a Mars sarki területei kedveznek leginkább az életnek. Itt fordul elő jelentős mennyiségű H₂O, és az év meleg időszakában viszonylag enyhe hőmérséklet jellemző. A nagy kérdés, hogy a megfelelő nedvesség és az enyhe hőmérséklet együttesen megjelenik-e, illetve az esetleges élőlények ehhez adaptálódhattak-e. Mindennek megállapítása további vizsgálatokat igényel.

Sajtótájékoztató a mai marsi élet lehetőségéről

A Collegium Budapest szakemberei 2009. április 29-én, 15 órai kezdettel sajtótájékoztatót tartanak eredményeikről a Collegium Budapest Institute for Advanced Study intézetben (I. kerület, Budapest, Szentháromság u. 2.). A rendezvényen egy kiállítást is megnyitnak, ahol a vörös bolygót ábrázoló felvételeken mutatják be kutatási eredményeiket.

A kutatás témaköreit mutató képek. Az első sorban földi fotók láthatók: biogén eredetű sötét foltok az Ayers-szikla közelében (balra fent), közelkép egy kriptobiotikus kéreggel borított szilákról (középen fent), ahol cianobaktériumok élnek a málladéktakaróban (jobbra fent). Az alsó sorban a Mars fotói: egy sötét dűne egy kráterben (balra lent), és foltok, valamint belőlük kiágazó folyásnyomok a télen képződött fagytakarón (középen és jobbra lent)