Az élet a Marson tudományos és tudományos-fantasztikus feltételezés, melyet a bolygó kutatásának története során számtalanszor felvetettek, megnyugtatóan bizonyítani vagy kizárni azonban egyelőre nem sikerült. A Mars a földön kívüli élet legközelebbi, emiatt legkönnyebben kutatható lehetséges helyszíne, itt a mai ismereteink szerint könnyen elképzelhető valamilyen egyszerű (a baktériumok fejlettségi szintjén álló), napjainkban is létező, vagy már régen kihalt életforma felfedezése. A marsi élet kutatása napjainkban elsősorban mars-szondák segítségével zajlik, a legerősebb, mellette szóló bizonyíték mégis egy, az Antarktiszon fellelt marsi eredetű meteorit, az ALH 84001, melyben baktériumokra emlékeztető (azoknál lényegesen kisebb, inkább a feltételezett nanobaktériumokra hasonlító) fosszíliákat találtak.
Lehetséges bizonyítékok
A bolygóra leszállt űrszondák kísérletei
A Mars felszínén élettel kapcsolatos kísérleteket az 1970-es években a Viking-1 és -2űrszondákleszállóegységei végeztek. Radioaktív anyagok segítségével elsősorban azt vizsgálták, hogy megfelelő körülmények között, víz hozzáadásával kimutathatóak-e a marstalajban anyagcserére utaló jelek. A négy kísérletből három negatív, egy pedig pozitív, életre utaló eredménnyel zárult. A kísérleteket azóta a Földön többször megismételték, bizonyos esetekben steril mintákkal is volt, amelyik pozitív eredményt adott, viszont volt, amelyik földi mintában sem tudott élettevékenységet kimutatni. A Mars felszínén a közeljövőben a Mars Science Laboratory fog élettevékenység nyomai után kutatni, melyet 2011-ben terveznek indítani.
A Föld felszínére hulló meteoritok egy része más égitestek felszínéről lökődött ki (leggyakrabban más meteoritok becsapódásakor), ezek segítségével az elérhető legjobb műszerekkel vizsgálhatóak a szülő égitestek. A legismertebb marsi meteorit az ALH 84001, melyben baktériumokra hasonló fosszíliákat találtak. A maradványok biológiai eredete erősen vitatott, de azóta a szintén marsi (de sokkal fiatalabb) Nakhla meteoritban is találtak olyan nyomokat, melyek biogén eredetűek lehetnek: olyan mikroszkopikus gödröket, melyeket a Földön a kőzeteket bontó baktériumok vájnak ki.[1]
2003-ban a Mars légkörében sikerült metánt kimutatni (először a NASA Infrared Telescope FacilityHawaiion, majd a Gemini South Telescope és a Mars körül keringő Mars Express űrszonda), ez az ottani körülmények között nagyon gyorsan (mintegy 300 év alatt[2]) lebomlik, azaz mindenképpen utánpótlással rendelkezik, de ennek a Földön csak biológiai forrásai ismertek.
2009 elején jelentették be, hogy földi távcsövek segítségével a Marson metánszivárgásokat észleltek. A metánt az európai Mars Express szonda is észlelte 2003-ban, ennek műszerei azonban túl gyengék a pontos mérésekhez, ezért a 3,58 méteres Kanadai-Francia-Hawaii Távcsővel végezték a későbbi észleléseket, hét éven keresztül. A metánszivárgás meghatározott területekről (az Arabia Terra, a Nili Fossae, és a Syrtis Major) ered (a Nili Fossaen a felszín alatt lévő vízjégre utaló nyomokat is találtak), a marsi északi féltekén tavasszal kezdődik, és az ottani nyár derekáig tart.[3]
A metán eredete lehet biológiai, vagy geológiai, ez esetben nem régen (az utóbbi 30-50 millió évben) kihunyt vulkánokutóműködéséről van szó (a szezonalitás oka pedig például kitöréseket akadályozó, telente lehulló hó lehet).[4] A geológiai magyarázat valószínűségét csökkenti, hogy a metán mellett nem jelentek meg az ilyen reakciók jellemző melléktermékei, mindenekelőtt a kén-dioxid.[5] A Marsra hulló meteoritok felizzása közben is termelődik metán, ez azonban a bolygó légkörében évente termelt mennyiségnek csak mintegy tízezred részére elegendő.[6]
A kétféle eredet közti döntés a metán izotóparányának megmérésével lehetséges, a szerves reakciókban részt vevő enzimek ugyanis gyorsabban reagálnak a könnyebb izotópokkal, míg a geológiai folyamatok nem válogatnak. Így amennyiben a metánban a szén könnyebb, 12C izotópja nagyobb arányban szerepel, mint a bolygó más helyein lévő szénben lévő 12C, az a biológiai eredetet valószínűsíti. A kétféle metán arányának megmérése tömegspektrométerrel lehetséges, melyet a 2011-ben induló Mars Science Laboratory is magával fog vinni, bár ennek érzékenysége valószínűleg nem lesz megfelelő. Mindenesetre a metán felfedezése miatt felmerült, hogy a szonda programját módosítsák, és az eredetileg tervezett, de elvetett Nili Fossae területet ismét felvegyék a leszállóhely-jelöltek közé.[7] A kísérleteket megbonyolíthatja, hogy létezhetnek a metánt fogyasztó élőlények is, melyek a könnyebb metánt részesítik előnyben, így eltüntetik a nyomok egy részét.[8][9] A Földön a tengerek fenekén élő hasonló baktériumok a metán mellett etánt is termelnek, ennek felfedezése a Marson is a biológiai eredetet valószínűsítené. Egy 2009 augusztusi tanulmány szerint azonban a metán a Marson valószínűleg egyetlen helyen keletkezik, ami a szerzők szerint inkább geokémiai eredetet valószínűsít, utána a légkörben gyorsan, valószínűleg egy órán belül elbomlik, ez pedig az élet számára nagyon ellenséges, kémiailag nagyon aktív anyagok jelenlétét jelentheti.[10]
Más vegyületek
A metánhoz hasonlóan sikerült kimutatni az ammóniát, emellett formaldehidből is többlet mutatkozik az elméletileg megmagyarázható mennyiséghez képest.
A 19. század végén a marsi élet melletti bizonyítékként kezelték a Giovanni Schiaparelli által a bolygón felfedezni vélt marsi csatornák létét, melyekkel egy kihalóban lévő civilizáció vezette volna a vizet a száraz egyenlítői vidékekre. Később kiderült, hogy a „csatornák” optikai érzékcsalódások voltak.
Egyszerű élettevékenység jelei lehetnek a sötét dűnefoltok is, melyek a Mars déli féltekéjének krátereiben vannak. A foltok biológiai eredetével kapcsolatos elméletet a Horváth Andráscsillagász vezette csoport dolgozta ki.[11][12][13][14][15]
Feltételezések szerint az Olympus Mons, a Mars legnagyobb pajzsvulkánja alatt, eltemetett formában nagy mennyiségű agyagásvány lehet, melyek a rájuk rakódott láva nyomásának és hőjének hatására vizet veszthetnek, az ilyen nedves, meleg környezet kedvező lehet extremofilmikroorganizmusok számára.[16]
2009-ben a Mars OdysseyVasitas Borealisról készült felvételein a földi sárvulkánokhoz hasonló képződményeket találtak. Amennyiben a felfedezett struktúrák valóban sárvulkánok, akkor az általuk kidobott anyag több kilométer mélyről származik, így az esetleg talajban lakó mikroorganizmusokat is tartalmazhat, melyek elérése egyébként szinte lehetetlen lenne a marsfelszíntől való nagy távolság miatt.[17]
Az élet feltételeinek alakulása a Marson
A bolygón található hosszú kanyargó vonalakat és egyéb mélyedéseket a geológusok szerint csakis víz képezhette. A Mars felszínének egy részét több milliárd évvel ezelőtt óceánok, tavak és folyók borították, a légkör is melegebb volt, bár a Földhöz képest hűvösebb lehetett, mert távolabb esik a Naptól.
A Mars kis méretű égitest, ezért a gravitációja gyengébb. A bolygón azonban az élet jelenlétének legnagyobb akadálya a mágneses tér gyengesége, a Marsnak nincs olyan mágneses pajzsa, mint a Földnek. Ennek oka, hogy a Marson leállt a lemeztektonika. A Földön, mivel aktív lemeztektonika van, ezért a bolygó belsejében lévő forró, folyékony fémek, elsősorban a vas, nikkel és kobalt állandó mozgásban vannak és súrlódnak a kéreggel. Ez a súrlódás annyi energiát termel, hogy ennek köszönhetően a bolygó egy nagy elektromágnesként működik. Ez tartja fenn bolygónkon azt a mágneses teret és ionoszféráját, amely elsősorban a napszél és más, az világűrből érkező töltött részecskék folyamatos támadásától óvja a felszínt és a légkört. A Mars azonban, melynek lemeztektonikája leállt, nem rendelkezik ionoszférával, így a napszél gyakorlatilag elfújta a bolygó légkörének jelentős részét. A hőmérséklet lecsökkent és a maradék légköralkotó gázok napjainkban csak jég formájában lelhetők fel a sarkokon. Ráadásul a kőzetlemezek mozgása is sokkal gyengébb volt, mint a Földön, és viszonylag hamar meg is szűnt, emiatt a bolygó mélyének anyagai nem tudtak úgy keveredni és reagálni a légkörrel, mint bolygónkon.
A légkör elillanása után a klíma hidegebb lett, a víz pedig reakcióba lépett a környezetével vagy elpárolgott, mindez körülbelül három milliárd évvel ezelőtt következhetett be. A maradék víz feltehetőleg megfagyott, ezt eddig nem találták meg, viszont az altalaj nagy mélységben még tartalmazhat folyékony halmazállapotú vizet.[18]
Az élet feltételei napjainkban
Bár a bolygó északi és déli pólusain vannak jégsapkák, ezek megfagyott szén-dioxidból, azaz szárazjégből állnak. A két féltekén ugyanis gyakorta felmelegszik az idő és a jégsapka mérete csökken, de vízfolyást eddig nem észleltek. Elképzelhető az is, hogy a szárazjég alatt lehet vízjég is, s a széndioxid erre fagyott rá.
A Deep Space Network egyik 43 méteres antennája, mely a Mars körül keringő űrszondákkal kommunikált, 2006-ban olyan rádiózajt figyelt meg, amely porviharban keletkező villámoktól eredt. A villámok által közvetített energia sok kémiai reakciót tehet lehetővé, az élet keletkezését szimuláló Miller–Urey-kísérletben is szimulálták a villámok megjelenését.[19]
A Marson számos vulkáni eredetű barlangot, beszakadt lávacsatornát sikerült azonosítani az űrszondák felvételein. A barlangokban a felszínitől jelentősen eltérő mikroklíma alakul ki, a felszíninél lényegesen kisebb hőingással, valamint nagyobb nedvességgel, a Mars esetében a kozmikus sugárzástól való viszonylagos védettség is segítheti az élőlények fennmaradását. Mivel a barlangok némelyike igen régi, elképzelhető, hogy a védett helyeken akár évmilliárdokkal ezelőtt, a nedvesebb korszakokban létezett élet nyomai fennmaradhattak.[20]
Víz a Marson
Vízzel kapcsolatba hozható ásványok
A Mars korai történetében a víz szerepe sokkal nagyobb volt, mint napjainkban. Már a legelső mars-szondák fényképein is azonosítottak olyan látható felszínformákat, amelyeket folyékony víz alakított ki. A Mars közismert vörös színét okozó hematit (rozsda) is jellemzően vizes közegben alakul ki, bár létrejöttét újabban magnetitből, szélerózióval is magyarázzák.[21]
A Mars Odyssey mérései szerint az alacsonyabban fekvő, feltehetően egykor víz alatt állt területeken bizonyos elemek (kálium, vas, tórium) gyakorisága nagyobb a hegyekben tapasztalhatónál, ennek legészszerűbb magyarázata, hogy ezen elemek sóit víz oldotta ki, és így feldúsultak az óceánok vizében, hasonlóan, mint a só a földi tengerekben.[22]
Az Opportunity a Victoria-kráter belsejében olyan hematitszemcséket talált, melyek a Földön jellemzően vizes közegben jönnek létre. A kráter alsó részén talált szemcsék nagyobbak voltak, mint a felszín közelében találtak, ami azt valószínűsíti, hogy mélyebben több víz volt, azaz a víz forrása is a mélyben volt.[23]
Találtak mintegy 3,5 milliárd évvel ezelőtt kialakult agyagásványokat, ezek csak nagy mennyiségű víz jelenlétében alakulhattak ki. Később, mintegy 3 milliárd éve, savas, de nedves környezetben különféle szulfátok keletkeztek. A víz jelenlétében keletkezett ásványok kialakulhattak a felszín alatt is, létrejöttük nem feltétlenül kötődik a felszíni vizek meglétéhez.
A Nili Fossae területen az űrszonda CRISM műszere 3,5 milliárd éve keletkezett karbonátokat is talált. A felfedezés részben feloldhatja a Marssal kapcsolatos karbonát-paradoxont, amely szerint ellentmondás van a bolygón megtalálható víz és a légkörben lévő szén-dioxid jelenléte és az ezekből keletkező karbonátásványok hiánya között. Ennek eddigi lehetséges magyarázata a marsi környezet savassága, mely meggátolta a vegyületek létrejöttét, az új felfedezés alapján semleges vagy lúgos kémhatású területek is voltak a felszínen.[24]
A Gusev-kráterben (amelyet ősi tó medrének gondolnak) a Spirit hosszú ideig nem akadt karbonátokra, mert a kráter fenekét egy fiatalabb lávafolyás elfedte. A kráter központi csúcsainak egyikén azonban sikerült a keresett ásvány jelenlétért kimutatnia, bár erre alkalmas Mini-TES műszerét a mérések alatt por fedte, és az adatok értelmezésére szolgáló módszer kikísérletezése évekbe telt. A vizsgált, Comanche nevű sziklában a karbonátok koncentrációja 25 tömegszázaléknak adódott.[25]
Vízzel kapcsolatba hozható felszínformák
Egy, a Shalbatana Vallisba torkolló kanyon nagy felbontású HiRISE-felvételén egy tó partvonalának egyértelmű nyomait találták meg. A tó és a belé torkolló delták meglepően fiatalnak, 3,4 milliárd évesnek adódott, így ez a legfiatalabb, állandó felszíni vízre utaló egyértelmű bizonyíték. A felfedezés egyúttal későbbre tolhatja a meleg és nedves, a jelenlegi ismereteink szerint 3,7 milliárd évvel ezelőttig tartó Noachiszi időszak és az utána következő, már száraz és hideg Heszperiai időszak határát is. A 450 méter mély tó viszonylag hirtelen tűnt el, (nem találtak alacsonyabb vízszintre utaló, párhuzamos partvonalakat) kiszáradt vagy befagyott.[26][27]
Kráterszámlálásos kormeghatározás alapján mintegy 3 milliárd évesek azok a kiszáradt, 40 méter mély tavak az egyenlítői Ares Vallis közelében, melyeket vékony folyásnyomok kötnek össze. Az MRO felvételein azonosított mélyedésekben a víz valószínűleg csak ideiglenesen jelent meg, geológiai aktivitás vagy meteorit becsapódása nyomán.[28]
2008 tavaszán ugyanezen űrszonda felvételein, az Arabia Terra terület szélén levő Vernal kráter déli oldalán olyan kör alakú felszíni alakzatokat találtak, melyek kísértetiesen emlékeztetnek a földi hőforrások maradványaira. Az alakzatokból kiinduló folyásnyomokat is azonosítottak. Korukat mintegy 100 millió évesre teszik. A kérdéses területet beborító por megakadályozza, hogy a CRISM műszerrel színképet vegyenek fel a maradványok nyomairól. A Földön is a hőforrásokban élő mikroorganizmusok állnak a legközelebb az első élőlényekhez, így amennyiben sikerül kimutatni, hogy a kérdéses területen tényleg léteztek hőforrások, az a múltbeli marsi élet mellett szóló komoly érvet jelentene. A forrásokból kiváló ásványi anyagok ráadásul cementálhatták az itteni élőlényeket, így kiváló kutatási terepet jelenthetnek.[30][31][32][33]
Az MRO HiRISE műszerének felvételein 2009-ben olyan poligonális alakzatokat találtak, amelyek hasonlóak a Phoenix űrszonda leszállóhelyén talált, fagyásos eredetű mozgási hézagokhoz. Mivel a mintázat egy mindössze 2 millió évesnek becsült, folyásos alakzatban van (illetve azt keresztezi is), ezért ennél fiatalabb kell, hogy legyen. Ez azt mutatja, hogy a talaj fagyott tartalma ebben az időszakban még rendszeresen, ciklikusan megolvadt és megfagyott.[34]
A víz jelenléte napjainkban
A Phoenix űrszonda lábain lévő feltételezett vízcseppek alakjának változása a küldetés 8. a 31. és a 44. napján. A víz olvadáspontját a benne oldott magnézium-perklorát csökkenthette le annyira, hogy megolvadjon.
Napjainkban a Mars felszínén folyékony formában a víz nem tud nagy tömegben megjelenni, mert már -60 °C-on megkezdődhet a szublimációja. A marstalaj szemcséin viszont a Van der Waals-erőknek köszönhetően a vízjég olyan vékony filmet hoz létre, amely tulajdonságait tekintve a folyadékfázishoz áll a legközelebb, így kémiai reakciók számára elérhető.[35]
A Phoenix űrszonda lábain az első napokon olyan alakzatok látszottak, melyek vízcseppekhez hasonlítottak, és az idő múlásával megváltoztatták alakjukat. Bár a leszállóhelyen sosem volt -20 – -30 °C-nál melegebb, ha a vízben sok só volt feloldva, ez lehetett folyékony.[36] A későbbi kísérletek szerint pont a korábban az abszolút szárazság bizonyítékának tartott perklorátsók okozhatják a víz folyékonnyá válását: a magnézium-perklorát 206 kelvinre, azaz -67 °C-ra is lecsökkentheti a víz olvadáspontját a marsi környezetben.[37]
A Mars felszíne alatti vízjég-rétegre először a Mars ExpressMARSIS radarja talált rá, majd a Phoenixnek is sikerült leásnia a pár centiméter mélyen található rétegre. Az MROHiRISE műszerének felvételein 2009-ben találtak olyan, viszonylag kicsi (0,5-2,5 méter mély, néhány méter széles), egy évesnél fiatalabb becsapódási krátereket, amelyek esetében a vízjég a felszínre került. A mintegy 200 nap alatt elszublimáló jég víztartalmát a CRISMspektrométer 99%-osnak mérte, csak a maradék 1% volt por. A jég a pólusoktól viszonylag távolabb, 45° északi szélességen (az Arcadia Planitián) is megjelent.[38] A felfedezés azért is fontos, mert ezzel a módszerrel kellő idő alatt feltérképezhető a felszín alatti jég kiterjedése és vastagsága. Az első eredmények alapján a Viking–2 leszállóegysége éppen, hogy elvétette a felszín alatti jég felfedezését, leszállóhelyén a jég a felszíntől mintegy 25 centiméterre van, robotkarja viszont csak 15 centiméterre tudott leásni.[39]
A marsi élet kutatása
A Mars a Naprendszer egyik legérdekesebb égiteste, amelyet hosszú ideje a földönkívüli élet lehetőségének vizsgálatával hoznak összefüggésbe. A bolygó felszíni adottságai, különösen a sarki jégsapkáiban lévő fagyott víz, valamint a felszínen talált kémiai és geológiai jelek arra utalnak, hogy egykoron folyékony víz is jelen lehetett a Mars felszínén. A víz léte a mikrobiális élet egyik alapvető feltételeként a tudományos érdeklődés középpontjába helyezte a bolygót.[40]
A marsi élet kutatása több szondával és roverrel is folyt, köztük a Viking-programmal, amely az 1970-es években talajmintákat elemzett, illetve az újabb küldetésekkel, mint a Perseverance és a Curiosity roverek, amelyek a bolygó geológiáját és kémiai összetételét tanulmányozzák. Ezek a missziók bizonyítékokat kerestek az egykori vagy jelenlegi mikrobiális élet nyomaira, valamint a Mars lakhatóságának mértékére vonatkozóan.[41]
A kutatások kiterjednek a Mars légkörének tanulmányozására is, amelynek változásai szintén hatással lehettek az esetleges életformák kialakulására. A metán időszakos jelenléte különösen érdekes, mivel azt biológiai vagy geológiai folyamatok eredményezhetik. A jövőbeli küldetések, mint a Mars-minta visszahozatali programok, várhatóan még részletesebb adatokat szolgáltatnak a marsi környezetről, és közelebb vihetnek a kérdés megválaszolásához: létezett-e valaha élet a Marson?[42]
