A Mars asztrobiológiai potenciálja: az ősi állapotok - asztrobiológia kurzus VII. rész

Külső szomszédunk, a Mars összetételét, felszínformáit és éghajlati jellemzőit együttesen tekintve a Földhöz leginkább hasonló bolygó a Naprendszerben. Asztrobiológiai sorozatunk következő részeiben a marsbéli élet lehetőségével foglalkozunk. Először a bolygó egykori, majd mai adottságait tekintjük át ebből a szempontból, majd az életre utaló esetleges jeleket, valamint az ezek keresését célzó programokat vesszük sorra. 

A fentiek mellett sok tisztázatlan kérdés van a Mars ősi állapotával kapcsolatban. Pontosan nem érthető, hogy a gyenge korai napsugárzás ellenére miért volt mégis melegebb a felszínen, mint napjainkban. A halvány korai Nap paradoxonnak is nevezett problémakörre a lehetséges megoldást a korábban említett erős belső hő és az üvegházhatás adhatja. További kérdéskör a karbonátparadoxon, amelynek lényege, hogy a szén-dioxidban gazdag légkör ellenére sem mutatkozik sok karbonátásvány a bolygón, amelyek a vizekben válhattak volna ki. Itt a megoldást talán a vulkáni hatásra savassá váló vizek adják, amelyek megakadályozták a karbonátok kiválását - de az újabb megfigyelések alapján az is elképzelhető, hogy bőségben léteznek ilyen ásványok a bolygón, csak nehezen azonosíthatók.

Fantáziarajz az ősi Marsról (NASA)

Elmondhatjuk tehát, hogy a földihez hasonló kőzetek és ásványok egykor folyékony környezetben, vulkáni hőforrások közelében léteztek a Marson. Eközben a felszínt folyamatosan érte a napsugárzás, és feltehetőleg globális anyagkörforgás zajlott a bolygón. Elméletileg tehát részben ahhoz hasonló viszonyok voltak a Marson, mint a Földön az élet kialakulása idején - és talán ott is megtörténtek az első lépések a biológiai fejlődés irányába.

Ám ha erre sor is került, később egyre kedvezőtlenebb viszonyok uralkodtak a bolygón: a Mars lehűlt, a H₂O főleg jég állapotban maradt a felszínen, a vulkáni aktivitás gyengült, a védő mágneses tér megszűnt, a lemeztektonikához hasonló globális anyagkörforgás is leállt, és a ritkuló atmoszféra alatt erősödött a felszínt érő ultraibolya sugárzás. Mindezeket egybevetve, ha egyszer ki is alakult az élet, igen kellemetlen viszonyokkal találkozhatott később a felszínen - de ennek ellenére sem kizárt, hogy ma is megtalálható a bolygón. Biológiai ismereteink alapján sok földi élőlény extrém viszonyokhoz is képes alkalmazkodni - amihez idő lehetett a bőven a Marson.

Mai felszíni viszonyok

A földihez hasonló élet szempontjából kedvezőtlenek a Mars felszínén napjainkban uralkodó alábbi körülmények:

• Alacsony hőmérséklet: a globális átlaghőmérséklet -63 Celsius-fok körüli. Ez télen, magas szélességen a CO₂ fagypontjáig süllyed, és amíg szárazjég borítja a felszínt, -100 Celsius-fok körül is marad. A legmagasabb hőmérséklet a bolygón 0 Celsius-fok fölötti, alkalmanként még a +10 fokot is meghaladhatja, de azt csak néhány helyen és a nap legmelegebb óráiban. A napi hőingás általában magas, akár a 100 fokot is elérheti.
• Kis légnyomás, amely szűkíti azt az intervallumot, amelyben a tiszta víz még folyékony maradhat. Ennek megfelelően a jég az esetleges megolvadása után 4-5 fokkal melegebb környezetben már forr is.
• Erős felszíni ultraibolya sugárzás: a ma ismert földi élőlények messze többsége a Mars felszínén percek, órák alatt elpusztulna az erős sugárázások miatt.
• Kellemetlen felszíni kémiai környezet. A bolygót borító regolit és por erősen oxidált állapotú, felső rétege gyakran szulfátásványok révén cementált. A felszínen előforduló legkellemetlenebb anyagok a különböző oxidánsok, amelyek a szerves anyagot gyorsan lebontják. Ezek részben a Nap ultraibolya sugárzásával kapcsolatban, részben a felszínen táncoló porördögökben keletkező elektromos terek hatására alakulhatnak ki.

Éjszaka kivált fagytakaró a Phoenix-szonda leszállóhelyén a küldetés 79. marsi napján (jobbra), és összehasonlításként egy fagytakarótól mentes kép a 65 marsi napról (balra). A jég néhol halvány kékes szín formájában figyelhető meg (NASA, JPL, UA)

Ugyanakkor a fenti kedvezőtlen állapotok többsége csak átlagosan igaz a felszínre. Térben és időben lehetnek ettől eltérések, és néhol átmenetileg kedvezőbb viszonyok jelenhetnek meg. Napjainkban kezdik a műszerek elérni azt a felbontóképességet, ahol már néhány méteres skálán is vizsgálhatók a felszíni viszonyok bolygó körüli pályáról. Emellett kis mélységben a felszín alatt is akadhatnak kedvező adottságokkal bíró térségek.

Következik: a mai marsi élet keresésének lehetőségei és módszerei

Feladat

Egyszerű elméleti közelítést használva a Föld vagy a Mars felszínén válhattak korábban kedvezőbbé a körülmények a felszíni víz megjelenésére?

Az előző feladat megoldása

Korábbi cikkünkben az alábbi kérdést adtuk fel: Milyen folyamatok történhetnének az Europa holddal, ha a Jupiter körüli pályáról a Föld naptávolságába hoznánk, tehát képzeletben bolygónk helyére tennénk?

A kérdésre pontos válasz részletes modellezéssel is nehezen adható. Azonban annyit állíthatunk, hogy sokkal erősebb besugárzás érné a felszínét, ennek megfelelően ha az elszublimáló H₂O molekulákból egy vastag és a hőt visszatartó vízpáralégkör fejlődne, akkor a felszínén megemelkedne a hőmérséklet, és idővel talán a jég megolvadna, amitől folyékony, globális óceán keletkezne.

Ugyanakkor ne feledkezzünk meg róla, hogy az Europa esetleges légkörét erősen erodálná a napszél, a Napból kiáramló töltött részecskék együttese, és elképzelhető, hogy a Holdhoz hasonlóan (erős globális mágneses tér és nagy tömeg hiányában) nem lenne képes a gázokat megtartani. Egy másik fontos tényező az árapályhatás: a Jupitertől távol megszűnne ez a hőforrás, ezért miközben kívülről megnőne a hold energiabevétele, a belső eredetű hőforrásai (és talán belsejében a folyékony víz mennyisége) csökkennének.