Zvětšit obrázek

Olympus Mons – největší sopka na Marsu, a také jedna z těch, které byly činné i relativně nedávno. Pocházejí odtamtud některé z marsovských meteoritů? Kredit: Wikipedia

Než se obrátíme k horkým novinkám, pojďme si nejprve říci, jak se může úlomek Marsu ocitnout v rukou pozemských vědců. Kosmonautika na to v současné době nemá (zejména peníze), musí tedy vypomoci rozpočtovými škrty nespoutaná příroda. Vzorky z Marsu, Měsíce a jiných kosmických těles nám občas doslova spadnou bezmála na hlavu – a zadarmo. Jak se to ale, u všech všudy, může stát?

Na počátku byla kosmická kolize. Do planetky či planety (v našem případě Marsu) narazil asteroid, a zaryl se do jejího povrchu takovou rychlostí, že uvolněná kinetická energie odpařila skálu a vyvolala nesmírnou explozi. Úlomky horniny z okolí místa dopadu mohly být přitom odmrštěny extrémní rychlostí a dostat se až do kosmického prostoru. Řada z nich dříve či později zase napadala na planetu svého zrodu, některé ale zákony nebeské mechaniky navedly na samostatné oběžné dráhy kolem Slunce, po nichž bloudily tisíce a desetitisíce let, a pokud se s ničím nesrazily, bloudí po nich dodnes. Sem tam se ale stane, že nějaký takový kámen protne dráhu naší Země a spadne jako meteorit. Je to událost poměrně vzácná (nesrovnatelně vzácnější než pád obyčejného meteoritu, který nikdy nebyl součástí žádné skutečné planety, ale je jen úlomkem asteroidu), zdaleka ne však ojedinělá – ve světových sbírkách se nachází již asi 132 kamenů, jimž je přisuzovám marťanský původ.

Zvětšit obrázek

Meteorit Kaidun. Kredit: Wikipedia

Pro úplnost musíme dodat, že známe i podobný počet meteoritů z Měsíce, meteorit Kaidun patrně pochází z jednoho ze satelitů Marsu a kámen s nepoetickým jménem NWA 7325 snad přiletěl až z Merkuru.

Meteority jsou jedinečným svědectvím o Rudé planetě. Krom toho, že jsou „zadarmo“ (ne že by jejich získání bylo nutně jednoduché, ale ve srovnání s výpravou na Mars skutečně jsou skoro zadarmo) pocházejí z mnoha náhodně vybraných lokalit na jejím povrchu. Asteroid si prostě dopadne tam, kam ho gravitace zanese, na rozdíl od kosmické sondy, jejíž místo přistání musí splňovat řadu požadavků, mezi nimž je vědecká zajímavost často až mezi posledními. Úspěšná přistání na Marsu se pořád ještě dají spočítat na prstech, zato meteoritů z této planety máme utěšenou řádku, a navíc je můžeme i nepoměrně podrobněji prozkoumat. Není tedy divu, že meteority podávají úplně jiný obrázek o našem kosmickém sousedovi než kosmické sondy, a Rudou planetu ukazují jako výrazně pestřejší.

Meteority z Marsu byly historicky označovány jako SNC meteority, jako akronym tří jejich hlavních podskupin (shergottity, nakhlity a chassignity). Dnes však již známe i jedinečné kousky, které se do tří tradičních škatulek zařadit nedají. Geologická stavba prozradila vědcům velmi záhy, že jde o úlomky velkého tělesa, s bohatou vnitřní činností. Počátkem 80. Let se prosadila hypotéza, že tímto tělesem mohl být Mars – a dramatickou podporu získala tehdy, když byly v shergottitu EET79001 objeveny bublinky obsahující směs plynů, totožnou v chemickém a izotopovém složení s atmosférou Marsu (prostudovanou již v roce 1976 sondami Viking). Protože meteoritů z Marsu je tolik, zrekapitulujeme si je pěkně chronologicky – nikoli podle data dopadu, ale doby jejich zformování na Marsu.

Zvětšit obrázek

Meteorit ALH84001. Kredit: Wikipedia

Bezkonkurenčně nejznámějším marťanským meteoritem je ALH 84001. Je pozoruhodný nejen minerálním složením (nepodobá se žádnému jinému meteoritu), ale i stářím: utuhl před 4,5 miliardy let (krátce po zformování Marsu, na Zemi se tak staré horniny vůbec nevyskytují). Nese v sobě také paleomagnetický otisk marsovského magnetického pole – které ovšem v současnosti již vymizelo! Před 3,6 miliardy let na něj působila kapalná voda, která po sobě zanechala uhličitanové minerály. Někdy před 16 milióny let byl z Marsu vyražen dopadem asteroidu, aby před 13 000 let dopadl na naši planetu, konkrétně do Antarktidy, kde byl v roce 1984 nalezen americkou expedicí v oblasti Allan Hills.

 
V roce 1996 vyvolala pozdvižení publikace autorského týmu, v jehož čele stál David McKay. Netvrdili v ní nic menšího, než že meteorit obsahuje pravděpodobné stopy života. Těmito důkazy byly organické molekuly (polycyklické aromatické uhlovodíky neboli PAH), uhličitany a sulfidy, které by mohly být biologického původu, magnetitová zrnka podobná těm, která vytvářejí některé pozemské bakterie (které je používají coby „kompasy“ pro udržení přímého směru), a také mikroskopické struktury podobné fosilizovaným mikrobům. Nutno dodat, že žádný z těchto biomarkerů není neprůstřelný, což autoři připustili již v samotné publikaci – jsou to jen možné stopy působení života, nikoli jeho nezvratné důkazy. Další nezávislé zkoumání pochyby jen prohloubilo. Meteorit byl během pobytu v Antarktidě osídlen pozemskými mikroby, což by mohlo vysvětlovat detekované organické látky. Steele a kol. (2012) navíc ukázali, že organický uhlík – včetně PAH – může být přirozenou, abiotickou složkou marsovského magmatu, bez přispění mimozemských či pozemských organismů – nalezli jej v deseti z jedenácti studovaných marsovských meteoritů (pocházejících z různých marťanských lokalit i geologických epoch), uzavřený přímo v sopečných minerálech, kam se nikdy žádný organismus nemohl dostat. Stopami vetřelců ze Země (nikoli z Marsu) mohou být i některé mikrofosílie, zatímco jiné mohou být produkty rozličných abiotických procesů nebo dokonce artefaktů technik elektronové mikroskopie. Ono poznat zkamenělou bakterii, ať už kulovou, šišatou nebo vláknitou, od minerálního zrnka či jiného neživého útvaru je mnohdy na hranici možného. Potenciálně biogenní minerály mohly klidně vzniknout i bez přispění života. Zůstávají tak jenom „kompasová“ magnetitová zrnka.

Zvětšit obrázek

Elektronmikroskopické snímky struktur v meteoritu ALH84001, které byly interpretovány jako fosílie mikroorganismů. Jsou to bakterie pozemského, nebo marťanského původu? Nebo jen neživé útvary, v nichž Skeptikům nahrává skutečnost, že většina „fosílií“ je mnohem menší než obvyklé pozemské buňky. (Kredit: Wikipedia) 

 Bakteriálním kompasům se tvarem, velikostí a chemickou čistotou silně podobají mnohé (asi 25 %), ale ne všechny magnetitové krystalky, což značí, že i zde bude situace poněkud složitější a zdaleka ne tak jednoznačná, jak bychom rádi věřili. Původ magnetitu zůstává kontroverzní a věnuje se mu celá řada studií s velmi různými závěry. Zde se omezíme na konstatování, že „kompasové“ krystaly nebyly dosud zcela uspokojivě vysvětleny a zůstávají asi nejslibnějším potenciálním biomarkerem nalezeným
 v ALH84001.

Zvětšit obrázek

Uhličitanové globule o průměru kolem 300 mikronů, usazené v trhlinách meteoritu ALH84001 pradávnou podzemní vodou.

NWA7034  patří k „nezařaditelným“ marsovským meteoritům. Jde o bazaltovou brekcii starou asi 2 miliardy let, jde tedy o druhý nejstarší marsovský meteorit. Jako jediný (!) známý meteorit se složením blíží horninám zkoumaným na Marsu sondami, a také stářím zhruba odpovídá očekáváným hodnotám pro „typickou“ marsovskou horninu. Pozornost vyvolal zejména vysoký obsah vázané vody v jeho minerálech, který ukazuje, že marsovské magma bylo i před 2 miliardami let bohaté na vodu.

Kámen z Nakhly, který dal jméno nakhlitům, má za sebou pozoruhodnou historii. Jde o meteorit, jehož pád byl pozorován očitými svědky: stalo se tak 28. června 1911 v Egyptě, kam po detonaci „napršelo“ asi 40 úlomků meteoritu o celkové hmotnosti 10 kg. Podle historky, která může a nemusí být jen legendou, jeden z nich dokonce zabil psa.

Zvětšit obrázek

NWA7034

Nakhlity vznikly z magmatu utuhlého před asi 1,3 miliardy let – dost možná v největší marsovské sopečné oblasti Tharsis. Před 600 - 700 miliony let byla jejich matečná hornina jednorázově vystavena působení kapalné vody, která po sobě zanechala uhličitany, jíly a další hydratované minerály. Do kosmu byly vyraženy impaktem před 11 milióny let. Vzácnější chassignity jsou podobně staré, a možná pocházejí i ze stejné lokality jako nakhlity, na rozdíl od nich se však jedná o vyvřeliny hlubinného původu, odkudsi z marťanského pláště.

Také v nakhlitech byly nalezeny možné stopy biologického působení. Slibně by mohla působit detekce aminokyselin – nejspíše však jde o pozemskou kontaminaci (Glavin a kol, 1999). Martin R. Fisk z Oregonské státní univerzity a jeho spoluautoři v roce 2006 nalezli v krystalech olivínu v meteoritu Nakhla podivné mikroskopické tunely, k nerozeznání podobné těm, které do pozemských hornin hloubí některé nenechavé bakterie. Možnost, že by „kamenožrouti“ zapracovali během pobytu meteoritu ve sbírkách, není dvakrát pravděpodobná, a z tunelů se ani nepodařilo extrahovat DNA, která by tam v tomto případě jistě zůstala. Nakhla tedy musela být vytunelována ještě na Marsu. Pokud se tak stalo před půlmiliardou let, není divu, že pachatel po sobě nezanechal stopy DNA – ta se většinou rozkládá již po staletích či tisíciletích. Jenže... I když nevíme, jak by k tomu mohlo dojít, stále nelze zcela vyloučit možnost, že by chodbičky mohly vzniknout abioticky, bez přispění bakterií. Jednoznačný důkaz mimozemského života se tedy – opět – nekonal.
 

Zvětšit obrázek

Mikroskopické tunely v meteoritu Nakhla. Byly vytvořeny živými organismy?

Shergottity jsou vyvřeliny, které jsou ještě mladší než nakhlity: Ty nejstarší utuhly před asi 600 milióny let, a existují skupiny shergottitů o stáří 330 a 175 miliónů let (Borg a Drake, 2005). To není závratný věk ani v měřítkách pozemské geologie, natož v měřítkách Marsu, který je menší planetou, o které se dokonce často soudí, že je z vulkanického hlediska dávno vyhaslá. Také v shergottitech najdeme stopy po vodě, nicméně jí bylo zřejmě málo – což snad odráží postupné vysychání planety v geologickém čase. Předpokládá se, že tyto horniny musejí pocházet z jednoho z nejmladších vulkanických center na Marsu, dost možná z oblasti Elysium nebo Tharsis – vyloučena není ani romantická představa, že k nám přilétly úpatí samotného Olympu, největší sopky Sluneční soustavy.

Do této skupiny můžeme zařadit i aktuální mediální hvězdu: Meteorit Tissint. Jde o další případ (z cca pěti) pozorovaného pádu marsovského meteoritu – dopadl 18. července v Maroku, přičemž podobně jako většina meteoritů dramaticky explodoval v atmosféře a a zanechal po sobě asi 7 kg úlomků (možná více, ale velká část byla rozprodána a zmizela v soukromých sbírkách). Krátká prodleva mezi pádem a odebráním vzorků, a také pouštní charakter místa dopadu, je velkou výhodou, protože minimalizuje možnou kontaminaci meteoritu pozemským životem.

Zvětšit obrázek

Úlomek marsovského čediče dopadlý v marockém Tissintu.

Geologicky jde o bazalt (čedič) s krystaly olivínu, který měl ve svém „životě“ pořádnou smůlu. Utuhl před 600 milióny let (Brennecka a kol., 2012). Od té doby utrpěl hned několik impaktních kopanců, z nichž ten poslední (před asi 700 000 let) pro něj znamenal jednosměrnou jízdenku do Maroka. Rána to byla pořádná – předpokládá se, že muselo jít o impakt, který do povrchu Marsu vyryl alespoň 90 km kráter, a šokově vystavil samotný meteorit tlaku 25 Gpa a teplotě 2000°C (Baziotis a kol, 2012).

Jeden z prvních úderů vytvořil v hornině, zejména olivínových krystalech, trhliny. Do těch byla později – snad vodou – zanesena uhlíkem bohatá hmota, která je zcela vyplnila. Nejdramatičtější impaktní šok horninu částečně metamorfoval a vytvořil v ní žilky taveniny. V nich zůstaly částečky organické hmoty zalité (jako takzvané inkluze), tlak dokonce vyvolal jejich částečnou přeměnu na diamanty (bohužel jen mikroskopické). V literatuře není jasně uvedeno, zda tato událost byla tou, která meteorit vymrštila z Marsu, z kontextu se to však zdá pravděpodobné.

Zvětšit obrázek

Trhlina v olivínovém krystalu je vyplněna tmavou organickou hmotou.

Yangting Lin a jeho kolegové z mezinárodního týmu (zahrnujícího pracoviště v Číně, Japonsku a Německu) nyní přišli s pozoruhodným tvrzením: Uhlíkatá hmota v meteoritu by mohla být biologického původu. Prokázali, že jak materiál v trhlinách olivínů, tak i inkluze v tavenině jsou tvořeny něčím podobným kerogenu – tak geologové označují v horninách roztroušené pozůstatky organických látek silně modifikovaných geologickými procesy. Metamorfóza v tomto případě – po tom, čím si příslušný kus kamene prošel – není ničím překvapivým. Stále jde ale o rozpoznatelnou organickou hmotu, nikoli o anorganický uhlík.

Zvětšit obrázek

Tmavé uzavřeniny (inkluze) v natavených žilkách obsahují tytéž organické látky – část z nich se extrémními tlaky a teplotami přeměnila na diamant.

Uhlík je jednoznačně marsovský. Vodík v organických molekulách je bohatý na deuterium, což je pro Mars typické, a také přítomnost kerogenu v inkluzích natavených žilek dokazuje, že tam musel být již v okamžiku, kdy tyto žilky na Rudé planetě vznikly. Autoři dále ukázali, že se chemicky podobá více uhlí než třeba grafitu. Pro biologický původ by mělo svědčit izotopové složení. Pozorovaný uhlík je izotopicky „lehký“, tj. obsahuje nadbytek uhlíku 12C a naopak nedostatek izotopu 13C oproti poměrům v atmosféře Marsu i marsovských uhličitanech. Taková izotopová charakteristika je v pozemském kontextu používána jako biomarker – živé organismy totiž přednostně využívají lehčí izotop uhlíku a s oblibou jej zabudovávají do svých buněk, organické látky vytvořené organismy jsou tedy izotopově „lehčí“ než jejich nebiologicky vzniklé protějšky. Náznak je to možná zajímavý, ale je to důkaz, který by přesvědčil skeptiky? To bohužel nikoli. Sami autoři připouštějí, že například uhlíkaté chondrity (meteority, které se zformovaly ze sluneční pramlhoviny ještě před planetami) přirozeně obsahují o něco lehčí uhlík, než je obvyklé na Marsu. Pokud by tedy organické látky byly ma Marsu nepůvodní, chondritické, mohlo by to vytvářet falešný dojem biologického původu. Dále předpokládají, že nejde o látky vzniklé  na Marsu abioticky, například hydrotermálně, a dokládají to chemickým a izotopovým složením. Také přítomnost kerogenu v trhlinách podle nich ukazuje, že organická hmota přišla z vodného roztoku, a ne jako součást magmatu. Je zde ale třeba znovu upozornit na práci Steele a kol. (2012), jejíž autoři výslovně upozornili, že organické látky v marsovském magmatu - dokonce i když jsou izotopově „odlehčené“ – nejsou důkazem biologického působení. Jakožto negeolog si netroufám posuzovat, nakolik (ne)pravděpodobné je, že by tyto organické látky byly z vulkanické horniny vymyty nebo jinak zkapalněny a vypuzeny do trhlin v krystalech, nejeví se to ale zrovna nemožné. Nic z toho, co zde bylo řečeno, samozřejmě nevylučuje možnost, že by v případě organických výplní v Tissintu opravdu šlo o produkt života, spíše to ukazuje, že alternativních vysvětlení je tu více.

Nález v meteoritu Tissint se proto řadí mezi náznaky možné biologické aktivity na Rudé planetě, nicméně není důkazem (a rozhodně ne pádným důkazem) toho, že na Marsu opravdu život byl – a lze očekávat, že v podobném směru vyzní i reakce odborné veřejnosti.

Celkové svědectví marsovských meteoritů je ale zajímavé, i když všechny možné biomarkery bereme s patřičnou rezervou. Marsovské meteority jsou zpravidla výrazně mladší, než se soudí o většině povrchu Marsu. Těžko říci, zda zkreselný obrázek podávají meteority (například proto, že většina z nich pochází ze zcela netypických částí Marsu), nebo zda je chyba na straně teoretických předpokladů a Mars je ve skutečnosti geologicky mladší a živější, než se nám jeví. Každopádně víme, že ještě v době, kdy Zemi vládli dinosauři, se přinejmenším na jednom místě Marsu stále soptilo – a je na hranici uvěřitelnosti, že bychom získali meteoritické vzorky té úplně poslední sopečné erupce na planetě. To už je pádný důvod věřit, že Mars je stále geologicky aktivní. Také z meteoritů můžeme vyčíst, že i v relativně geologicky nedávné historii na místní horniny působila voda – aspoň tu a tam. Zatím žádný meteorit neukazuje na trvalejší vodnaté prostředí – což ale může být jednoduše výběrový efekt, protože vodou zvětralá skála nebo sediment nemusí mít mechanické vlastnosti potřebné k meziplanetární cestě. Zde bychom měli věřit spíše sondám, které jasně demonstrují, že alespoň někdy a někde na Marsu voda tekla, tvořila jezera nebo aspoň sněžila a hromadila se v ledovcích stékajících z hor, a dokonce i dnes je ve velkém přítomna ve zmrzlé formě pod povrchem půdy a v polárních čepičkách. A pokud meteority ukazují, že Mars byl bohatý i na organické látky – ať už takové či onaké – tak je to přece jednoznačně dobrá zpráva!

Kombinace sopečného tepla, organických látek a vody vytváří ideální podmínky pro život – přinejmenším ten jednoduchý. Můžeme tedy o Marsu s velkou mírou jistoty říci, že podmínky pro život tam byly a jsou. A i když ten pravý a nezpochybnitelný důkaz jeho existence nebyl ani tentokrát předložen, na jeho přítomnosti by v tomto kontextu nebylo pranic překvapivého.

Odkazy:
MCKAY, DS, et al. "Search for past life on Mars: Possible relic biogenic activity in Martian Meteorite ALH84001." Science 273.5277 (1996): 924-930.
http://www.imca.cc/mars/martian-meteorites.htm
http://www.lpi.usra.edu/publications/newsletters/lpib/lpib82/alh84001.html
http://www.psrd.hawaii.edu/Dec97/LifeonMarsUpdate2.html
http://mars.jpl.nasa.gov/mgs/sci/fifthconf99/6019.pdf
Steele, A., et al. "A reduced organic carbon component in martian basalts." Science 337.6091 (2012): 212-215.
Borg, Lars, and Michael J. Drake. "A review of meteorite evidence for the timing of magmatism and of surface or near‐surface liquid water on Mars." Journal of Geophysical Research: Planets (1991–2012) 110.E12 (2005).
Glavin, Daniel P., et al. "Amino acids in the Martian meteorite Nakhla." Proceedings of the National Academy of Sciences 96.16 (1999): 8835-8838.
M.R. Fisk, R. Popa, O.U. Mason, M.C. Storrie-Lombardi, and E.P. Vicenzi. Astrobiology. 2006, 6(1): 48-68. doi:10.1089/ast.2006.6.48.
Brennecka, G. A., L. E. Borg, and M. Wadhwa. "The Age of Tissint: Sm-Nd and Rb-Sr Isotope Systematics." Meteoritics and Planetary Science Supplement 75 (2012): 5157.
Baziotis, Ioannis P., et al. "The Tissint Martian meteorite as evidence for the largest impact excavation." Nature communications 4 (2013): 1404.
Lin, Yangting, et al. "NanoSIMS analysis of organic carbon from the Tissint Martian meteorite: Evidence for the past existence of subsurface organic‐bearing fluids on Mars." Meteoritics & Planetary Science (2014).
Psáno pro Vzdálené světy a osel.cz