Sondy Viking
Přistávací část sondy Viking 1 dosedla na své tři nohy v červenci roku 1976. O necelé dva měsíce později 4000 mil opodál zaparkovalo na Marsu její dvojče Viking 2. K odhalení skrytých tajemství rudé planety každý z modulů nesl 91 kg vědeckých přístrojů. Zaznamenávaly meteorologické a seizmické údaje, složení atmosféry a také pořizovaly vysoce kvalitní 360° snímky krajiny. Hlavním cílem však bylo pátrat po stopách života, čemuž se podřídila i konstrukce sond. Inženýři například navýšili počet trysek k zajištění lepšího rozprostření výtokových plynů pro minimalizaci účinku na okolí a rovněž raketové palivo hydrazin prošlo chemickým čistícím procesem, aby se zabránilo kontaminaci prostředí.
Jakými nástroji sondy hledaly život?
Jak je na tom Mars s životem, měly rozhodnout tři biologické pokusy zaměřené na zachycení produktů metabolizmu a jeden chemický k průkazu přítomnosti organických látek. Při LR (labeled release) experimentu byl přidán ke vzorkům půdy živný roztok, podobný tomu který mikrobiologové lijí do Petriho misek za účelem kultivace bakterií. Navíc ale několik přidaných látkových substrátů obsahovalo radioaktivní značení v podobě 14C. V průběhu inkubace se měřilo uvolňování radioaktivního plynu, což bylo očekávaným důsledkem činnosti života. PR (pyrolytic release) experiment zkoušel odhalit CO2 fixující tedy hlavně fotosyntetizující organizmy. Proto během kultivace s radioaktivně značeným CO2 se do pokusné komůrky svítilo. Po kultivaci prošel vzorek s případnými asimiláty mineralizací na radioaktivní plynné produkty, které se měřily. GEX (gas exchange) experiment sledoval výměnu plynů během inkubace mezi vzorkem a počáteční atmosférou z CO2. V posledním experimentu byla půda přímo podrobena analýze pomocí plynové chromatografie s hmotnostní detekcí se snahou objevit organické sloučeniny.
Výsledky hledání života
Důvod proč je stále tolik povyku kolem kapitoly historie průzkumu nepilotovanými vesmírnými prostředky, spočívá v protichůdných výsledcích detekce života. Jeden pokus a to LR experiment vykázal kladný výsledek. Nic to ale neznamenalo, protože hmotnostní spektrometr zároveň nezachytil v půdě organické látky a ty nám známou formu života zkrátka doprovázet musí. Přestože všichni vědci nenabyli jednotného přesvědčení, převážili ti, co tvrdili, že se nenašla žádná přesvědčivá známka přítomnosti života a LR experiment považovali za chybu vyvolanou interakcí neznámého oxidantu. K menšině nehodlající se smířit široce uznávaným závěrem patří Gilbert Levin. Úspěšný všestranný vědec, který se mimo jiné věnuje detekci mikrobiálního mimozemského života a pracoval v týmech vyvíjející vědecké přístroje vesmírných sond. Od roku 1997 po mnoha dalších experimentech provedených na Zemi, nových zjištěních o Marsu a objevu mnoha extremofilních bakteriích, dospěl k závěru, že průběh experimentů sond Viking nelze vysvětlit jinak, než přítomností živých organizmů. Nedávno publikovaný přehledový článek v Astrobiology věnuje obhajobě jeho kontroverzního názoru. Prezentované argumenty shrnují následující odstavce.
Co hovoří v ne/prospěch Levinova názoru?
Před zahájením mise vědci testovali pokusný protokol LR experimentu nejméně tisíckrát. Prověřili širokou škálu půd včetně těch z drsných podmínek od Údolí smrti až po Antarktidu. Zkusili předhodit testu různorodý mikrobiální život stojící v různých koutech biologického systému. Ve všech případech postup správně fungoval a život prokázal s citlivostí přibližně 30 buněk na analýzu. Zároveň se prováděla negativní kontrola tepelnou sterilizací vzorku při 160°C. Ta podle předpokladů vždy ukázala negativní výsledek. Aby se prověřila možnost falešně pozitivního výsledku, testy proběhly i na vzorcích, u kterých je známo, že jsou sterilní jako půda měsíční a ze sopečného ostrova. Opět se prokázala robustnost LR experimentu, když neukázal aktivitu života.
Kontrola tepelnou sterilizací proběhla i na Marsu. Dopadla stejně jak u biologický materiál obsahujících vzorků. Původní aktivita po zahřátí na 160°C vymizela. Prováděl se i pokus, kdy vzorek byl zahřát na 50°C. Po tomto zásahu metabolická aktivita výrazně poklesla. Pokud uvážíme, že mikroorganizmy Marsu jsou adaptované na nízké teploty, ohřátí jim svědčit určitě nebude a část jich zabije. Pozorovaný pokles tak podporuje biologickou podstatu jevu. Poslední pokus využívající LR experimentu podstoupil vzorek uchovaný izolovaně v sondě po dobu dvou měsíců ve tmě při 10°C. Tento test neukázal žádnou aktivitu. Levin považuje negativní reakci po sterilizaci a po dlouhodobém uchování vzorku za dva nejsilnější důkazy hovořící pro výskyt života.
Po přijetí konsenzu, že LR experiment vykázal falešnou pozitivitu, začaly se hledat nebiologické příčiny reakce. Životu nenakloněná část vědecké obce vydává za svou zbraň studii provedenou na písku s velmi nízkým počtem kultivovatelných bakterií z pouště Atacama. Podařilo se v ní dosáhnout kladného výsledku LR experimentu abiotickými vlivy. Nicméně silné pochyby o přenositelnosti poznatku vzbuzují podmínky pokusu ve studii. K vyvolání zdání života použily 2000 násobnou koncentraci mravenčanu a 10 násobnou koncentraci alaninu, než s jakou pracoval LR experiment.
Od počátku se vina schvalovala na nějaký neznámý oxidant nebo skupinu oxidantů. Skutečně při misi Phoenix v roce 2008 palubní přístroje potvrdily přítomnost chloristanu. Avšak ten nepřipadá v úvahu. Nepodléhá během tepelné sterilizace rozkladu a poskytoval by pozitivní výsledek i poté. Dalším vhodným kandidátem je chlornan složka známého dezinfekčního prostředku Savo. Přišlo se na to, že vlivem ionizujícího záření na chloristan za účasti oxidu uhličitého vzniká v komplexní reakci chlornan, kyslík a oxid chloričitý. Nestabilní chlornan tepelná sterilizace spolehlivě zničí. Představuje tak nejatraktivnější vysvětlení LR experimentu, i když není tato hypotéza dostatečně prozkoumaná. Chybí reálné určení vlivu chlornanu na test s předpřípravou vzorku při 50°C a dlouhodobým skladováním ve tmě.
Ke zpochybnění oficiálního závěru vedle zvěrohodněni biologického stanovení je potřeba ještě znevěrohodnit stanovení chemické. Vždyť hmotnostní spektrometr proklatě citlivé zařízení nic nezaznamenal. Levin uvádí, že je potřeba alespoň milion buněk na vzorek. Pak by zvolená metoda něco ukázala. S tím lze souhlasit, protože látky plynovým chromatografem procházejí jak jinak v plynném stavu. Podíl těkavých sloučenin v buněčném materiálu samozřejmě bude jen zlomek celkového množství přítomných organických látek. Zároveň hustota života v extrémně nepřátelských podmínkách Marsu bude menší. Za takových okolností citlivost metody nemusí postačovat. Hodně vědců věří, že přítomnost organických látek a chloristanu se vzájemně vylučuje. Opravdu výskyt života vedle tak silného oxidovadla nevypadá pravděpodobně. Sondy Viking neuměly chloristan zjistit a existuje chabá naděje, že v místě přistání se nevyskytuje.
Dočkáme se rozuzlení?
Levin by rád viděl a určitá šance tu je, aby další mise hledající život nesla jeho řešení vylepšeného LR experimentu pracující s chirálními substráty, nad jehož výsledky už nepůjde pochybovat. Samotná šance na existenci mimozemského života vzrostla po objevech pozemských extremofilních organizmů schopných přežít podmínky na povrchu našeho souseda. I strach z ohrožení původních forem života mikrobiální kontaminací nedostatečně sterilizovaných sond ukazuje, že vědci o jeho přítomnosti víceméně nepochybují. Když ho nenalezneme na povrchu tak pod ním zcela určitě. V druhém případě budeme muset potěšení z potvrzení očekávaného života odložit do doby, až přijdeme na metodu, která ho ukrytého v hloubce objeví.
Co poradit na závěr vesmírným agenturám? Třeba by bylo lepší na Mars neposílat chytře vymyšlené specifitou hloupé detektory života, ale rovnou sekvenátor nukleových kyselin. Polymerázová řetězová reakce dokáže dostatečně amplifikaci signál. Radiově odvysílaná genetické sekvence zase rozhodně předběhne v rychlosti návratový modul se vzorky z plánované mise Mars Sample Return. Navíc radiová data cestou vesmírem nepodléhají zkáze a písmenný kód ze sekvenátoru netřeba uchovávat v karanténě.
Literatura
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/viking.
html doi:10.1089/ast.2015.1464
https://gillevin.com