A zord kémiai viszonyok ellenére lehet élet a Marson

A mai marsi élet lehetősége elleni fontos érv, hogy a felszínen a szerves anyagokat roncsoló kemikáliák vannak. Néhány új vizsgálat alapján azonban fordított is lehet a helyzet: elméletileg olyan mikrobák is létezhetnek, amelyek éppen ezt az agresszív anyagot használják fel életfolyamataikhoz.

Fantáziarajz a Phoenix-szondáról. Az űreszköz sarkvidéki leszállóhelyén talán olyan sósvizes folyékony oldat is lehetett, amelyhez hasonlót a cikkben szereplő kutatók is feltételeznek (NASA)

Az esetleges mai marsi életnek nem csak a hideget, a ritka szén-dioxid légkört, a rendkívüli szárazságot és az erős ultraibolya sugárzást kell kiállnia. Sok agresszív oxidánssal is találkozna, amelyek lebontják, eloxidálják, azaz "elégetik" a szerves anyagot.

Az ilyen úgynevezett peroxidok létezésére az elméleti modellek és a Viking-űrszondák egyes kísérletei utalnak. Ezek szerint részben a napsugárzástól, részben a kőzet-jég-kölcsönhatásoktól, valamint a felszínen táncoló portölcsérekben keletkező statikus elektromos terektől keletkeznek ezek az agresszív anyagok.

Az így kialakult peroxidok (pl. a hiperoxid, azaz H₂O₂) lebontják a szerves anyagot, és lehetetlenné teszik a földihez hasonló életet a bolygón. A Phoenix-szonda leszállóegysége az északi sarkvidéken ehhez hasonló anyagokat, perklorátokat azonosított - de utóbbiak koncentrációja nem biztos, hogy elegendő lehetett a terület "sterilizálásához". Az esetleges szerves anyagot főleg magasabb hőmérsékleten bonthatta le ez a komponens - a kép tehát egyelőre nem tiszta.

Az elméleti modellek és a megfigyelések ellenére máig nincs pontos kép az oxidánsok összetételéről és mennyiségéről - ennek ellenére elterjedt nézet, hogy ezek az anyagok lehetetlenné teszik a mai életet a Marson. Néhány szakember azonban más irányból közelíti meg a kérdést: szerintük az esetleges marsi élet fel is használhatná ezeket az összetevőket.

Túlélni a marsi peroxidokat

Rocco Mancinelli (NASA AMES) földi laborvizsgálatok alapján tanulmányozta, hogy mekkora peroxid-koncentrációt élnek túl az extrém mikrobák bolygónkon. Joor Houtkooper (Justus-Liebig University of Giessen) és Dirk Schulze-Makuch (Washington University) pedig elméleti számításokkal vizsgálta, milyenek lehetnek azok az élőlények, amelyek a veszélyes hiperoxidot saját testükben, életfolyamataik céljából hasznosítanák.

Az 1970-es években a Viking-űrszondák leszállóegységeinek biológiai kíséretei keretében gázfelszabadulását figyeltek meg, amelyet egyesek életfolyamatokkal, mások peroxidok kémiai reakcióival magyaráztak. Mivel szerves anyag nem mutatkozott a mintában, sokan kizárták a gázfejlődés biológiai eredetét. Utólag kiderült, hogy a szerves anyagot kereső műszer nem volt kifejezetten érzékeny, a kérdés ezért eldöntetlen maradt - bár a szakemberek többsége a gázfejlődést erős oxidánsokkal, életfolyamatok nélkül magyarázta.

Ha feltételezzük, hogy a Vikingek kísérleti kamrájában felszabadult O₂ kizárólag H₂O₂ molekulákból származott (amelyet 2003-ban földi távcsöves megfigyelésekkel mutattak ki a marsi légkörben), megbecsülhetjük a vizsgált marstalaj maximális H₂O₂ tartalmát. Utóbbi durva közelítés alapján 25 és 250 ppm (milliomod rész) között lehetett.

A földi laborvizsgálatok során kiderült, hogy az életképes mikrobák számát drasztikusan csökkenti a mintába helyezett H₂O₂, és a várakozásoknak megfelelően nem kedvelik ezt az anyagot. Azonban néhány speciális életforma még 30 000 ppm H₂O₂ koncentrációnál is életképes maradt - ez az érték pedig magasabb a marstalajban becsültnél. A Vikingek megfigyelései alapján feltételezett hiperoxid-koncentráció tehát elvileg nem zárja ki az élet lehetőségét - de emellett természetesen egyéb kellemetlen környezeti paraméterek is vannak a bolygón.

Elektronmikroszkópos felvétel néhány ecetsav-baktériumról. Ezek közé tartozik az Acetobacter peroidans is, amely az átlagosnál magasabb peroxid-koncentrációt képes túlélni (Nagoya University)

Az oxidánsok eloszlása feltehetőleg nem egyenletes a felszínen: a Viking-kísérletek során egy kődarab alól kiemelt mintában kevesebb mutatkozott belőlük. Szervesanyag-lebontó hatásukat összetételük és esetleges vizes oldatuk koncentrációja mellett a hőmérséklet is befolyásolja. Ilyen szempontból a marsi hideg kedvező: alacsony hőmérsékleten kevésbé aktívak az oxidánsok, és nem bontanak le minden szerves összetevőt.

Méreg helyett hasznos anyag?

Elméletileg egy egyszerű élőlény hasznot is húzhat a marsi hiperoxidokból: nem lehetetlen ugyanis, hogy a H₂O₂ alacsony koncentrációjú vizes oldatát a sejten belüli folyadéknak használja fel. A hiperoxid egyik előnye, hogy erősen megköti a vízmolekulákat, ezért még száraz viszonyok között is tart magához kötve nedvességet - a képzeletbeli élőlény ezért nehezen tud kiszáradni.

Emellett a H₂O₂ vizes oldatából oxigén szabadul fel, ami energiaforrásként használható. A H₂O₂-H₂O keverék a koncentrációtól függően nagy hidegben fagy csak meg, megfelelő arány esetén egészen -56 Celsius-fokig folyékony maradhat. Az esetleges élőlények sejtfolyadéka tehát hidegben is folyékony - igaz alacsony hőmérsékleten drasztikusan lelassulnak azok a kémiai reakciók, amelyek az élettevékenységhez szükségesek.

A fenti kedvező tulajdonságok mellett hátránya is van a H₂O₂-H₂O rendszernek mint sejtfolyadéknak. Ha egy ilyen élőlény túl sok H₂O-val találkozik, esetleg folyékony vizes közegbe kerül, a fellépő ozmotikus nyomástól olyan sok vizet vesz fel, hogy gyakorlatilag szétdurran.

Elméletileg tehát lehetséges, hogy a H₂O₂-t nem csak tolerálják, de akár fel is használják az esetleges marsi mikroorganizmusok - mindez azonban egyelőre csak elméleti megközelítés. Bizonyos mértékig maga a földi élet is alkalmazkodott az egyébként zavaró, oxidáló anyagokhoz. A légkörünkben lévő szabad oxigén is kellemetlen lehetett sok ősi életformának, azonban az evolúció során jól alkalmazkodtunk ehhez. A marsi élőlények - ha kialakultak a bolygó ősi és kellemesebb időszakában - talán szintén adaptálódtak a hiperoxidhoz az évmilliók során.

Hazai kutatások

A peroxid alapú élet lehetősége a hazai Mars-kutatóknak is kedvez. Az Európai Űrügynökség (ESA) és a Magyar Űrkutatási Iroda (MŰI) támogatásával a Collegium Budapest Institute for Advanced Study intézetben dolgozó Mars Asztrobiológia Kutatócsoport a sarkvidéki dűnéket elemzi. Kutatásaikban földi extrém életformák alapján a dűnék felszínközeli rétegében vizsgálják az élet lehetőségét. Egyes megfigyelések alapján elképzelhető, hogy itt mikroszkópikus skálán napjainkban is megjelenik a víz alkalmanként, mint arról korábban beszámoltunk. Elméletileg ekkor sok hiperoxid-tartalmú vizes oldat keletkezhet, amely a fent vázolt esetleges élőlényeknek ideális lenne, és megoldaná a kellemetlen kémiai környezet egyik problémáját.