Zdá sa, že máte zablokovanú reklamu

Fungujeme však vďaka príjmom z reklamy a predplatného. Podporte nás povolením reklamy alebo kúpou predplatného.

Ďakujeme, že pozeráte .pod lampou. Chceli by ste na ňu prispieť?

Neľahké hľadanie života na Marse

.robert Mistrík .časopis .veda

Začiatkom tohto mesiaca – konkrétne šiesteho augusta – pristál na povrchu Marsu americký rover Curiosity. Jednou z jeho úloh je hľadanie chemických látok, ktoré sú základnými stavebnými kameňmi živých organizmov.

Hľadanie stôp mimozemského života sa však začalo úplne inde – začalo sa na planéte Zem. Necelé tri mesiace po tom, čo urobil Armstrong na Mesiaci malý krok pre človeka a veľký skok pre ľudstvo, preletela 28. septembra 1969 okolo obeda nad austrálskym mestečkom Murchison, vzdialeným 167 kilometrov od Melbourne, ohnivá guľa. Pred zrakmi miestnych sa rozdelila na tri časti, o tridsať sekúnd zadunelo. Na zem dopadli zvyšky meteoritu, ktoré po nájdení a zozbieraní vážili spolu viac ako 100 kg.
Aj keď podobné udalosti neboli v minulosti ničím nezvyčajným, Murchisonský meteorit znamenal zlom na ceste hľadania extraterestriálneho života. Patril do skupiny uhlíkových chondritov a asi si netreba pripomínať, že uhlík je hlavným stavebným prvkom živých organizmov. No samotný uhlík ešte nič nedokazuje, 80 % meteoritov, dopadajúcich na zem, obsahuje uhlík vo forme, ktorá so životom veľa spoločného nemá. Murchisonský meteorit však poskytoval nadmieru materiálu na dôkladnú chemickú analýzu a najmä dopadol v čase, keď chemicko-analytické metódy dosiahli novú technologickú úroveň. Úroveň, schopnú vyvrátiť či potvrdiť prítomnosť aj malého množstva organických molekúl, ktoré už so životom toho majú spoločného viac ako dosť.
A skutočne, Murchisonský meteorit obsahoval celú plejádu organických molekúl, od aminokyselín, bez ktorých nie je život mysliteľný, až po nukleobázy purín a pyrimidín, ktoré sú súčasťou DNA. Spoľahlivú analýzu umožnila novo sa rozvíjajúca analytická metóda s názvom hmotnostná spektrometria, ktorá, ako uvidíme neskôr, hrá dodnes jednu z hlavných úloh pri hľadaní mimozemského života.
Aj viac ako štyridsať rokov po dopade Murchisonského meteoritu v ňom vedci nachádzajú stále nové a nové organické látky, tak ako sa zlepšuje inštrumentálna technika detekcie. Pomocou hmotnostnej spektroskopie v ňom bolo nájdených viac ako sto organických látok, i keď väčšina z nich nemá s pozemským životom zrejmú súvislosť. Hmotnostnou spektrometriou bolo na základe zastúpenia izotopov prvkov navyše dokázané, že organické molekuly majú extraterestriálny pôvod, a teda nemohlo ísť o pozemskú kontamináciu. Len na základe týchto zistení by bolo asi odvážne tvrdiť, že život naštartovali organické molekuly z vesmíru, no vylúčené to nie je.
 
.život na Marse
Organické molekuly z meteoritov (neskôr boli dokázané i v kométach) sú síce možnými prvotnými stavebnými kameňmi živých organizmov, ale evidentne nie sú produktom živých organizmov. Za hľadaním známok mimozemského života sa preto musíme vypraviť inde. Prirodzeným cieľom je planéta Mars.
Je v mnohom podobná Zemi, kedysi dávno mala hustú atmosféru, nebola pre život taká nehostinná, ako je dnes a zrejme bola bohatá na tečúcu vodu. Nie je známy dôvod, ktorý by zásadným spôsobom bránil vzniku života na Marse. A tak už len chýba ho tam nájsť, respektíve nájsť stopy po jeho dávnej existencii.
To je však naozaj neľahká úloha.  Hoci na Zemi bolo nájdených okolo stovky meteoritov, o ktorých sa predpokladá, že pochádzajú z Marsu, konkluzívne stopy po živote sa v nich nenašli. V roku 1996 trošku rozvírila hladinu správa o marťanskom meteorite ALH 84001, nájdenom v Antarktíde, na ktorom bolo pod mikroskopom vidieť štruktúru, podobnú červíkovitému mikroorganizmu. Ale keďže meteorit ALH 84001 okrem zaujímavej mikroskopickej štruktúry neposkytuje ďalšie doplňujúce informácie o možnom biologickom pôvode, priestor na pestré vysvetlenia je široký. Vedecký svet tiež interpretuje červíka rôzne, v ľahkej prevahe je však názor, že jeho pôvod je anorganický.
Keď nejde hora do laboratória, musí ísť laboratórium do hory. Vzorky možno analyzovať principiálne dvoma spôsobmi: buď dopravíme vzorku do laboratória, alebo sa s prístrojmi vyberieme do terénu. Vzhľadom na komplikovanosť chemickej analýzy je aj na Zemi dominantná prvá alternatíva. Dopraviť na Zem vzorku z Marsu sa zatiaľ nepodarilo, aj keď sa o to pred necelým rokom pokúšala ambiciózna ruská misia Phobos-Grunt, no tá sa nedostala ani mimo obežnej dráhy Zeme a stroskotala v Tichom oceáne. Vydať sa s hmotnostným spektrometrom na Mars a vykonať analýzu na mieste so sebou prináša množstvo komplikácií a obmedzení, nemožné to však nie je.
Už v polovici 60. rokov minulého storočia sa NASA začala pohrávať s myšlienkou vyslať na Mars sondu s prístrojmi na chemickú analýzu na palube. Myšlienku sa podarilo dotiahnuť do úspešného konca o desaťročie neskôr, keď v roku 1976 pristáli na Marse dve sondy Viking 1 a 2 s meracími prístrojmi na palube. Prvýkrát sa podarilo určiť zloženie atmosféry Marsu (CO2 – 95,32 %; N2 – 2,7%, Ar – 1,6%; O2 – 0,13% a stopové množstvá CO).
No primárnym cieľom misie bolo pátranie po živote, súčasnom aj minulom. Uskutočnilo sa niekoľko experimentov s nejednoznačnými výsledkami. Jeden z experimentov naznačil možnosť aktívneho metabolizmu v pôde a ďalší detegoval stopy vody na povrchu. Chemickou analýzou pomocou hmotnostnej spektrometrie sa však nepodarilo ani na jednej z dvoch lokalít nájsť akékoľvek stopy po organických molekulách – dokonca ani v množstvách, ktoré by mohli pochádzať z meteoritov. Paradoxne, na základe detekcie jedného chemického kontaminantu, ktorý si sonda neúmyselne priniesla zo Zeme, sa podarilo potvrdiť, že prístroje pracovali bezchybne. Po vyjasnení experimentálnych neurčitostí prevládol názor, že život ani jeho stopy sa na Marse nepodarilo nájsť.
Lenže v roku 2004 analyzovala európska sonda Mars Express atmosféru Marsu a zistila v nej malé množstvo metánu. Ten môže pochádzať z viacerých zdrojov, jedným z možných je biologická aktivita. Metán má v prostredí Marsu len krátku chemickú životnosť, a teda musí pochádzať z aktívneho zdroja. Keďže dodnes nie je celkom jasné, ako metán na Marse vzniká, skrsla iskierka nádeje.

.boj koncepcií a osobné spory
Pred desiatimi rokmi začala NASA plánovať ďalšiu misiu na hľadanie známok života na Marse, ktorej výsledkom je rover Curiosity, pred pár dňami spektakulárne dosadnuvší na povrch Marsu. Opäť je na palube hmotnostný spektrometer, spojený s plynovým chromatografom, pomocou ktorého sa budú hľadať organické molekuly. V princípe prebehnú veľmi podobné experimenty, aké vykonali pred 36 rokmi sondy Viking 1 a 2.
Ale načo je dobré opakovať rovnaké merania, ktoré boli v minulosti už raz uskutočnené na dvoch bezchybne pracujúcich Vikingoch? Okrem technologicky vyspelejších a citlivejších prístrojov (a mierne pozmeneného experimentálneho dizajnu) sú za tým aj koncepčné spory, ktoré vyústili až do sporov osobných.
V renomovanom vedeckom časopise PNAS publikovali v roku 2006 autori projektu chemickej analýzy v roveri Curiosity pod vedením mexického vedca Rafaela Navarro-Gonzáleza článok, v ktorom kritizovali experimentálny dizajn analytickej časti Vikingov spred 30 rokov. Zobrať si na paškál dávno minulú a pritom experimentálne úspešnú, navyše na vtedajšiu dobu technicky vyspelú misiu, je samo osebe skôr vedeckou kuriozitou ako štandardnou praxou. Zaváňalo to trošku účelovou snahou zdôvodniť za každú cenu zmysel vlastného projektu. Vo svojej publikácii sa dopustili aj netaktného poďakovania, keď autorovi chemicko-analytickej časti vikingovskej misie, pôvodom rakúskemu vedcovi, dlhodobo pôsobiacemu v USA, Klausovi Biemannovi vyslovili vďaku za jeho pripomienky, čím navodili dojem, že s článkom, a teda aj s kritikou do jeho radov súhlasí, hoci ten mal v procese oponentúry k publikovaným tvrdeniam viacero zásadných námietok.
Po publikovaní článku Klaus Biemann okamžite reagoval britkou kontrapublikáciou v tom istom vedeckom časopise. Treba podotknúť, že Klaus Biemann patrí už polstoročie k najvýznamnejším svetovým hmotnostným spektrometrikom a Biemannova medaila, ktorá je pomenovaná na jeho počesť a každoročne sa udeľuje na kongrese Americkej hmotnostno-spektrometrickej spoločnosti, je považovaná za najvyššie vedecké ocenenie v odbore. Podstatou sporu je maximálna teplota, na ktorú sa zohreje vzorka, aby sa z nej uvoľnili organické molekuly (termálna volatilizácia) a následne tepelne rozložili na plejádu menších molekúl a tie potom zanalyzovali plynovou chromatografiou spojenou s hmotnostnou spektrometriou. Hovorí sa tomu pyrolytická GCMS.
Podobne ako Viking aj Curiosity odoberie vzorku z pôdy, umiestni ju do malej uzavretej pece, kde je pomerne rýchlo zohriata na vysokú teplotu. Viking na 500 °C, Curiosity na 1 000 °C. Autori projektu Curiosity tvrdia, že na Marse sa pokojne môžu nachádzať organické molekuly, no pre relatívne nízku teplotu splyňovania vo Vikingu mohli ostať „neviditeľné“, pretože pre niektoré organické látky je medzná teplota termálnej volatilizácie 750 °C, teda podstatne vyššia, aká bola použitá vo Vikingoch. Svoje tvrdenia podložili analýzou vzoriek pôdy z Antarktídy alebo púští Atacama, Sahara a Mojava, čím simulovali analýzu marťanskej pôdy technikou použitou na Vikingu a plánovanou na Curiosity.
Klaus Biemann precíznou argumentáciou spochybnil výsledky skupiny okolo Rafaela Navarro-Gonzáleza, pričom vychádzal z ich publikovaných pozorovaní a zdôraznil, že „Viking 1 a 2 bezchybne vykonali chemické analýzy, čím výrazne prispeli k poznaniu Marsu a nemali by byť po 30 rokoch neprávom kritizovaní na základe slabo koncipovaných aj vykonaných a sčasti nesprávne interpretovaných experimentov“. To sú na vedecký článok nezvyčajne štipľavé slová.
To, či pomôže vyššia použitá teplota nájsť čo i len stopové množstvá organických molekúl, ukážu najbližšie týždne a mesiace, no v  jednom aspekte je Curiosity vo výhode. Kým Viking dokázal odobrať vzorku len pár centimetrov do hĺbky, a to len v mieste pristátia, Curiosity sa môže voľne pohybovať, teda odoberať vzorky na rôznych miestach a vŕtacou súpravou sa dostať podstatne hlbšie. Hĺbka môže byť rozhodujúci faktor, pretože citlivé organické molekuly mohli byť na povrchu rozložené ultrafialovým žiarením a oxidáciou alebo sa tie prchavé počas miliónov až miliárd rokov jednoducho odparili.
Curiosity má aj citlivejší hmotnostný spektrometer, čo znamená, že vie detegovať nižšie koncentrácie látok a na rozdiel od Vikingov môže vykonať aj takzvanú derivatizáciu vzorky, čo umožní zistiť málo prchavé alebo tepelne stabilnejšie polárne molekuly, ako napríklad aminokyseliny alebo karboxylové kyseliny. V neposlednom rade môže Curiosity vykonať desiatky ak nie stovky paralelných analýz, čo je ďaleko za možnosťami Vikingov.
V prípade indícií výskytu organických molekúl na Marse nie sú šance až také vysoké a s unáhlenými závermi o živote na Červenej planéte treba byť veľmi opatrný. Samotná interpretácia chemickej analýzy môže trvať roky a nemusí byť spočiatku jednoznačná. Analyzovať organické molekuly je náročné aj v laboratóriu na Zemi, kde sú k dispozícii úplne iné, podstatne lepšie experimentálne techniky a laboratórne podmienky ako tie v útrobách rovera Curiosity. No i tak čaká nielen hmotnostnú spektrometriu vzrušujúce obdobie.
 
Autor pracuje v obore hmotnostnej spektrometrie.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.
.diskusia | Zobraziť
.posledné
.neprehliadnite