Mars


      Planetę spowija mgiełka atmosfery. Na powierzchni widać nie tylko ślady aktywności wulkanicznej i tektonicznej, lecz także wyschnięte koryta rzek. Dziś oblicze planety kształtują wiatry i lód. Tak podobna do Ziemi i tak inna. Czy na niej również mogło narodzić się życie?

Harry Y. Mcsween, Jr. o ALH84001 - meteorycie z Marsa

      Dwa lata temu uczestniczyłem w pewnej konferencji naukowej. Pośród licznych referatów miałem okazję wysłuchać błyskotliwie i z werwą mówiącego jezuitę Guya Consulmagno z Obserwatorium Watykańskiego oraz doświadczonego, statecznego Owena Gingericha, protestanta z Harwardzko-Smithsoniańskiego Centrum Astrofizycznego. Konferencja była poświęcona inspiracjom astronomicznym w literaturze, sztuce, muzyce etc. i - jakżeby inaczej! - pojawili się na niej także Marsjanie zaludniający karty literatury fantastycznonaukowej oraz celuloidowe taśmy filmów science fiction. Do głowy mi jednak wówczas nie przyszło, że już wkrótce Consulmagno, specjalista od meteorytów, i Gingerich, niegdyś astrofizyk, obecnie historyk astronomii, zostaną poproszeni o właściwie teologiczny komentarz na temat innej niż Ziemia kolebki życia w naszym Układzie Słonecznym. A wszystko za sprawą kawałka skały, którą podejrzewamy o to, że przybyła do nas - samodzielnie - z Marsa.

KAMIENIE Z MARSA

      Siódmego sierpnia br. zespół dziewięciu naukowców z pięciu instytucji, kierowany przez Davida McKaya z Kosmicznego Centrum Johnsona (NASA), ogłosił niezwykłą nowinę: w jednym z dwunastu marsjańskich meteorytów, jakie dotąd udało się zidentyfikować na Ziemi, odnaleziono ślady, które mogą świadczyć o tym, że niegdyś na Czerwonej Planecie rozwijało się życie. Temat natychmiast podjęła prasa codzienna na całym świecie, koncentrując się na biologicznym aspekcie odkrycia, o czym miałem okazję się przekonać, wertując gazety na nadmorskiej plaży, podczas urlopu. Kiedy jednak powróciłem do Warszawy, w drzwiach redakcji przywitało mnie pytanie, rzucone przez jedną z koleżanek: Słuchaj, właściwie skąd wiadomo, że ten meteoryt pochodzi z Marsa? No właśnie, skąd? Pomysł, że niektóre znane nam meteoryty są fragmentami Czerwonej Planety, narodził się wiosną 1977 roku w Houston, w pewnym barze niedaleko Centrum Kosmicznego Johnsona, tego samego, z którym związany jest McKay. Hipoteza ta przyszła do głowy dwóm studentom Harvardu - Edwardowi Stolperowi i Harry'emu Y. McSweenowi, Jr. -którzy zajmowali się wówczas kilkoma dziwnymi meteorytami, uformowanymi z gorącej, płynnej magmy. Dzieje odkrycia i późniejszych badań meteorytów z Marsa opisał McSween, Jr. w jednym z rozdziałów swej książki Od gwiezdnego pyłu do planet, która dwa miesiące temu ukazała się w przekładzie na język polski. Prześledźmy najważniejsze wątki tej historii.

      Pozaziemskie okruchy skał, które podejrzewa się o marsjańskie pochodzenie, są nazywane meteorytami SNC, gdyż ich spadki na powierzchnię Ziemi zarejestrowano w trzech miejscowościach: w 1865 roku w Shergotty w Indiach, w 1911 roku w El Nakhla el Baharia w Egipcie i w 1815 roku w Chassigny we Francji (zdjęcia niektórych słynnych meteorytów SNC zostały opublikowane w artykule Andrzeja S. Pilskiego Szarozielone kamienie z Czerwonej Planety, "WiŻ" nr 8/1995). Od tamtego czasu udało się natrafić na naszej planecie na kilka innych meteorytów SNC, m.in. w lodach Antarktydy, które doskonale konserwują przybyszów z kosmosu. To stamtąd, a dokładniej z pola lodowego Allan Hills, pochodzi również okaz ALH84001, który w sierpniu wywołał taką wrzawę w środkach masowego przekazu. Znaleziono go 27 grudnia 1984 roku.

      Najbardziej charakterystyczną cechą meteorytów SNC jest ich wiek: to doprawdy oseski w bardzo licznej rodzinie kamieni z nieba. Zazwyczaj meteoryty mają około 4.5 mld lat, czyli niemal dokładnie tyle, ile liczy sobie Układ Słoneczny (dzieje meteorytów opisał wyczerpująco Andrzej S. Pilski w artykule Kamienie nie z tej Ziemi, "WiŻ" nr 1/1992). Kiedy jednak zbadamy meteoryty SNC - wykorzystując metodę izotopów promieniotwórczych - przekonamy się, że powstały z magmy, która zastygła zaledwie jakieś 1.3 mld lat temu. To pierwsza ważna wskazówka, że mamy do czynienia z okruchami skał, które powstały na innej planecie: tylko na tak dużych ciałach (należy do nich również Ziemia) aktywność wulkaniczna mogła trwać przez miliardy lat, jakie upłynęły od narodzin naszego systemu planetarnego. Skąd jednak bierze się przekonanie, że macierzystym ciałem meteorytów SNC był Mars, a nie na przykład Wenus? Powody są dwa. Po pierwsze, Wenus jest od Marsa większa i kawałek skały musiałby mieć większą prędkość, by móc oderwać się od powierzchni Wenus; natomiast prędkość ucieczki z Czerwonej Planety wynosi 5 km/s, mniej niż połowę prędkości ucieczki z Ziemi. Obliczenia wykonane przez naukowców zajmujących się kosmicznymi zderzeniami wykazały, że spadek na powierzchnię Marsa potężnego meteorytu mógłby odłupać i wyrzucić w przestrzeń międzyplanetarną skałę nawet wielkości arbuza. ALH84001 jest mniejszy i waży 1.9 kg.

      Drugi powód, by postawić na Marsa w tym kosmicznym bilardzie, jest jeszcze poważniejszy, choć dotyczy rzeczy tak ulotnej jak niewielki pęcherzyk gazu zamknięty w uścisku meteorytowych minerałów. Porównując skład chemiczny gazów schwytanych w pułapkę w meteorytach SNC (dwutlenku węgla, azotu, argonu, neonu, kryptonu i ksenonu) ze składem chemicznym marsjańskiej atmosfery, możemy się przekonać, że mamy do czynienia z właściwie identycznymi mieszaninami. A o składzie chemicznym atmosfery Czerwonej Planety wiemy z pierwszej ręki: dokładnie 20 lat temu dwie amerykańskie sondy kosmiczne -Viking 1 i 2 - osiadły na powierzchni Marsa i przeprowadziły analizy wszystkiego, co znajdowało się w zasięgu ich aparatury. Tropiły również ślady życia, ale uznano, że wyniki poszukiwań nie upoważniają do stwierdzenia, iż planeta nie jest martwa. Nikt wówczas nie przypuszczał, że Vikingi -dwie dekady później i pośrednio - wezmą udział w debacie dotyczącej istnienia życia na Marsie.

WODA = ŻYCIE?

      Dlaczego jednak wydaje się nam, że mówienie o materii organicznej w meteorytach marsjańskich ma sens? Dlaczego na przykład wykluczamy możliwość odnalezienia śladów księżycowego życia w meteorytach będących okruchami Srebrnego Globu (trafiło ich na Ziemię co najmniej tyle samo, co meteorytów z Marsa)? I tym razem odpowiedź jest stosunkowo prosta: od 25 lat mamy dowody na to, że niegdyś powierzchnię Marsa rzeźbiła płynąca po niej woda. Zdjęcia wykonane z bliska przez sondę Mariner 9 (w 1971 roku) i statki Viking (w 1976 roku) ukazują olbrzymie kanały erozyjne, którymi musiały przepływać wielkie masy wody: pół miliarda metrów sześciennych na sekundę, tysiąc razy więcej niż wydostaje się z ujść największych ziemskich rzek. Na fotografiach widać także sieci wyschniętych koryt rzecznych, licznie występujących na południowych wyżynach Marsa. Musiała nimi płynąć woda pochodząca z obfitych opadów. Ponieważ obszary te są silnie zryte kraterami meteorytowymi, dość łatwo można określić ich wiek. Stąd właśnie wiemy, że 3.5-4 mld lat temu do rozległych marsjańskich mórz, usytuowanych w tysiąckilometrowych basenach, wpadały rwące rzeki; że na Czerwonej Planecie nie brakowało jezior i wodospadów; że w głębokim na kilkaset metrów oceanie z wolna gromadziły się osady. Czyż wizja ta nie jest nam znajoma?

      Odnalezione przez kamery sond kosmicznych ślady erozji wodnej na Marsie dają się bez trudu włączyć do układanki, którą od lat układają astronomowie próbujący odtworzyć proces narodzin Układu Słonecznego. Albowiem początki Marsa - ciała następnego, licząc od Słońca, po Ziemi - były w gruncie rzeczy niemal identyczne jak młodość naszej planety. Mars uformował się w wyniku zderzeń skalno-lodowych brył, tzw. planetazymal, mniej więcej 4.5 mld lat temu. Sublimujące lody i gazy uwalniane bezpośrednio ze skalistej materii brył utworzyły gęstą, gazową otoczkę wokół młodego Marsa. W tej pierwotnej atmosferze bardzo obficie występowała para wodna. By sobie uzmysłowić, co oznacza słowo "obficie", odwołajmy się do przykładu z naszego podwórka: gdyby dziś ziemskie oceany wyparowały do dna, ciśnienie atmosferyczne na naszej planecie wzrosłoby 270 razy!

      A zatem przez kilkaset milionów lat swej wczesnej młodości Mars - rozgrzany do temperatury blisko 500oC zderzeniami z olbrzymimi meteorytami i ciepłem uwalnianym podczas rozpadu pierwiastków promieniotwórczych - spowijała gęsta, nasycona parą wodną atmosfera. W końcu jednak wewnętrzne obszary Układu Słonecznego oczyściły się ze skalnego gruzu i 4 mld lat temu zderzenia następowały coraz rzadziej. Bardzo wiele wskazuje na to, że temperatura marsjańskiej powierzchni spadła już na tyle, by para wodna zamieniła się w obfite opady, a te - w strumienie, rzeki, jeziora i oceany.

      Niestety, niewielka masa Czerwonej Planety, niemal dziesięciokrotnie mniejsza od masy Ziemi, nie mogła zapobiec przerzedzaniu się marsjańskiej atmosfery. Nawet niezbyt już częste zderzenia z ostatkami planetazymal wyrzucały znaczne ilości gazów atmosferycznych w przestrzeń kosmiczną, poza zasięg słabej grawitacji Marsa. Rzeki przestawały płynąć, jeziora i oceany wysychały, a resztki wody zamarzały w czapach polarnych oraz pod powierzchnią planety. Przypuszcza się, że co najmniej 3 mld lat temu marsjańska atmosfera stała się tak rzadka (ponad stukrotnie rzadsza od ziemskiej) i zimna (średnia temperatura -50oC), jak to obserwujemy dzisiaj.

      Z przyjętego przez astronomów kalendarium ewolucji młodego Układu Słonecznego wynika zatem, że mniej więcej w tym samym okresie, w którym życie pojawiło się na naszej planecie (najstarsze ziemskie mikroskamieniałości mają około 3.5 mld lat), woda na Marsie nie była czymś niezwykłym. Czy zatem i tam zakiełkowało życie, odciskając swe piętno 3.6 mld lat temu na kawałku marsjańskiej skały, która ostatecznie została odłupana od powierzchni planety podczas kosmicznego zderzenia i - po trwającej 16 mln lat wędrówce w kosmosie - 13 tys. lat temu wbiła się w lody Antarktydy jako meteoryt?

WSZECHŚWIAT, ŻYCIE, BÓG

      Życie mogło narodzić się na Czerwonej Planecie. Astronomia i geologia planetarna nie mają co do tego żadnych wątpliwości: warunki panujące na młodym Marsie sprzyjały temu w równym stopniu, co na młodej Ziemi. Czy jednak życie narodziło się na Marsie? Wciąż nie jesteśmy tego pewni. Interpretacja wyników badań zespołu McKaya budzi wśród specjalistów kontrowersje. Jednakże za czysto techniczną dyskusją skrywa się niepokojący problem, który można porównać chyba tylko z przewrotem kopernikańskim sprzed ponad czterech wieków. Posłuchajmy, co na ten temat odpowiedzieli tygodnikowi "Newsweek" astronomjezuita oraz astronommenonita.

CONSULMAGNO: Znajdując życie na innych planetach, zyskujemu dowód na to, że Bóg nie jest ograniczony przez naszą wyobraźnię. Im bardziej zgłębiamy zagadkę stworzenia, tym lepiej Go rozumiemy.

GINGERICH: Księga Rodzaju zawiera historię, której głównymi bohaterami jesteśmy my. Nie ma tam jednak niczego, co wykluczałoby istnienie inteligentnego życia gdzie indziej we Wszechświecie. Przypuszczenie, że jedynymi istotami zdolnymi do refleksji nad Wszechświatem są ludzie, ogranicza boską moc i zakrawa na arogancję.

CONSULMAGNO: Bóg mógł się objawić w odmiennej postaci w różnych zakątkach Wszechświata. Gdyby udało nam się nawiązać kontakt z innymi istotami inteligentnymi, powinniśmy opowiedzieć im o naszej religii, słuchając uważnie i się ucząc. Kto jednak będzie nauczycielem, a kto uczniem - to się dopiero okaże.

Harry Y. McSween, Jr. o ALH84001 - meteorycie z Marsa

      Ważnym zagadnieniem związanym ze zidentyfikowanymi w meteorycie ALH84001 węglanowymi globulami jest czas ich powstania. W rzeczy samej, wiek domniemanych mikroskamieniałości nie może przewyższać wieku pojemnika, w którym się znajdują. Pierwsze analizy węglanowych ziaren w ALH84001 dały rezulatat 3.6 mld lat; [...] lecz najnowsze wyniki badań, ogłoszone na konferencji Berlińskiego Towarzystwa Meteorytowego, wskazują na wiek 1.4 mld lat. [...] Ten rezultat stwarza poważne problemy hipotezie o dawnych marsjańkich organizmach, gdyż ślady obecności wody na Marsie (sieci dolin i miejsca, w których erozja przebiegała w zwiększonym tempie) ograniczają się do wyżyn półkuli południowej; ich wiek ocenia się na około 3.5 mld lat. [...]

      Węglanowe globule (owalne twory) w ALH84001 mają średnicę nie przekraczającą 0.25 mm. To w nich znaleziono serdelkowate drobiny, które mogą być mikroskamieniałościami marsjańskich bakterii Praca zespołu McKaya zwróciła uwagę uczonych na ekscytującą możliwość, że na Marsie istniało życie drobnoustrojów. Podobnie jak wielu geologów planetarnych, pozostaję pełnym nadziei sceptykiem. Na konferencji prasowej, podczas której przedstawiono wyniki tych badań, padło stwierdzenie, że niezwykłe hipotezy wymagają niezwykle mocnych dowodów. Warto pamiętać, że żadne odkrycie naukowe, które poruszyło umysły wszystkich, nie zostało zaakceptowane na podstawie jednego artykułu. Wiele się jeszcze nauczymy, próbując potwierdzić (lub obalić) hipotezę, że na młodym Marsie pojawiło się życie. Przekonaliśmy się już jednak, jak duże znaczenie mają poszukiwania - nie tylko na Antarktydzie -nowych meteorytów. Z całą pewnością skrywają one jeszcze wiele niespodzianek.

      Harry Y. McSween, Jr. jest profesorem geologii planetarnej na Uniwersytecie Stanu Tennessee, współtwórcą hipotezy o marsjańskim pochodzeniu meteorytów SNC oraz autorem książki Od gwiezdnego pyłu do planet. Geologiczna podróż przez Układ Słoneczny, która ukazała się we wrześniu br. jako piętnasta pozycja w serii "Na ścieżkach nauki".

Tekst dostarczył Piguła/Shpoon