Esmaspäev, 18. mai 2020

Elu võimalikkusest Marsil

Pole ilmselt kütkestavamat ideed teaduses ja miks mitte filosoofias, kui seda on maavälise elu võimalik olemasolu. Paraku pole meie raadiootsingud senini vilja kandnud ning teadaolevalt kõik Päikesesüsteemi taevakehad peale Maa on sisuliselt viljatud kivi- ja gaasikerad. Kuid see ei pruukinud alati nii olla.
Astronoomid on veendunud, et millalgi kauges minevikus oli näiteks planeet Marsil korralik ja soe atmosfäär, ning selle pinnal voolas vedel vesi, loksusid järved ja võib olla isegi ookeanid. Sellel põhjusel peetakse Marssi endiselt parimaks paigaks*, kust võiks otsida kunagise elu märke. Samas pole ka välistatud, et miljardite aastatega üha karminaks muutunud keskkonnaga planeedil liikus mikroobne elu sügavale pinnase alla, kus võib veel tänaseni leiduda vedelat vett või siis mõni eriti vastupidavaks kohanenud eluvorm võib siiani selle külmal, kuival ja kiirgusele paljastatud pinnal elutseda.
Viking 1 sondi pildistatud fotodest kokku pandud mosaiik Marsist. Keskel on näha hiiglaslikku Valles Marineris (rändurite org), mis ulatub ligi 4000 kilomeetrit üle planeedi pinna. Suur Kanjon mahuks selle mõnesse väiksemasse kõrvalharusse.
Selle viimase hüpoteesi testimiseks saadeti 1976. aastal Marsi pinnale kaks identset NASA robotmaandurit - Viking 1 ja Viking 2. Üksteisest tuhandete kilomeetrite kaugusele maandunud sondide pardal oli lisaks kaameratele ja "tavapärastele" instrumentidele spetsiaalselt tulnuklike eluvormide tuvastamiseks disainitud minilaborid, millesse maandur oma pika käpaga punakat pinnast kühveldas.
Laborites viidi läbi kolm erinevat bioloogilist eksperimenti, mida täiendas niinimetatud gaasikromatograafia-massispektromeeter (GCMS), mille abil tuvastati kuumutatud proovides erinevaid elemente ja ühendeid. Spektromeetri tulemused olid üsna pettumust valmistavad. Marsi pinnases ei tundunud leiduvat praktiliselt üldse orgaanilisi ühendeid. Kusjuures näiteks süsinikku oli seal vähem kui Apollo missioonide käigus kaasa võetud kuukivides. Hiljem on mitmed teoreetikud väitnud, et Vikingite spektromeeter ei pruukinud olla bioloogilise päritoluga orgaanilise aine tuvastamiseks piisavalt tundlik.
Astronoom ja eksobioloog Carl Sagan Vikingi maanduri mudeliga USA kõrbes. Vikingite missioonist ja Marsist saab lähemalt kuulda tema doksarjas Cosmos: A Personal Voyage: https://www.dailymotion.com/video/x7sp7qt
Esimese eksperimendi (GEX) käigus leotati pinnaseproovi 12 päeva spetsiaalses toitelahuses ning mõõdeti seejärel sellest eraldunud gaase. Kuigi osasid gaase (näiteks CO2) ka tõepoolest tuvastati, leiti neid eralduvat ka katse kontrolliks olnud proovist, mis oli eelnevalt steriilseks kuumutatud. Järelduseks oli, et ju siis toimus gaasi eraldumine toitelahusest läbi mingi mitte-bioloogilise mehhanismi. Hilisemad katsed on demonstreerinud, et vee lisamine kergesti regeerivatele oksiididele (mida Marsi pinnas võib vabalt sisaldada) annab praktiliselt sama tulemuse.
Teine ja kokkuvõttes kõige huvitavam katse (LR) nägi ette proovidele radioaktiivset süsinikku (14C) sisaldava toitelahuse lisamist ning hiljem seda isotoopi sisaldava süsihappegaasi tuvastamist. Asja ideeks oli, et sellise gaasi tuvastamine tähistaks pinnases elutsevate mikroorganismide ainevahetuse jääke (süsinik läheb sisse ja süsihappegaas välja). Kahe esimese testi negatiivseks osutumise järel oli kõigi üllatus suur, kui proovist hakkas praktiliselt kohe peale toitelahuse lisamist radioaktiivset isotoopi sisaldavat süsihappegaasi eralduma. Kusjuures samasugune tulemus saadi mõlema Vikingi puhul, millest esimene võttis proovi päikesele paljastatud pinnalt ning teine lähedal asunud kivi alt. Samas nädalapäevad hiljem tehtud katsed samadesse proovidesse sama toitelahust lisada sarnast reaktsiooni enam esile ei kutsunud. Sellele eksperimendile käis juurde ka kohustuslik kontrolltest, mille käigus proovi enne toitelahuse lisamist steriliseeriti. Huvitav kombel ei järgnenud steriliseeritud proovi puhul eelmainitud reaktsiooni. Ühesõnaga oli test täiesti positiivne.
Esimene selge foto Marsi pinnast. Selle tegi Viking 1 maandur 20. juulil, 1976. aastal.
Kolmanda ja viimase eksperimendi (PR) käigus jäljendati suletud konteineris Marsi valgust ja atmosfääri, kus selle peamistes gaasides (süsihappegaas ja vingugaas) oli süsinik asendatud ülalmainitud radioaktiivse isotoobiga. Sellega loodeti, et Marsi pinnases elutsevad fotosünteesivad organismid võiksid neid gaase ainevahetuseks tarbida, mille tulemusel need ladustuksid nende biomassis. Hiljem proovi 650 kraadini kuumutades biomass aurustuks ning radioaktiivseid ühendeid analüüsides võiks elusorganismide olemasolu kinnitada. Paraku oli selle tulemuseks ümmargune null.
Vikingi katsete kokkuvõtvad järeldused on kergel öeldes segased. Osad eksperimentidega lähedalt seotud olnud teadlased väidavad, et maaväline elu sai nende käigus kinnitust. Nad on sellel teemal isegi (kindlasti hästimüüvaid) raamatuid avaldanud ja vastavasisulisi teadustöid kirjutanud. Enamik spetsialiste selliste julgete järeldustega nõustuda ei taha. Nimelt on seni leitud mitmeid mitte-bioloogilisi mehhanisme, mis võiksid LR testi positiivset tulemust seletada. Pealegi kukkusid ju teised eksperimendid kolinal läbi. Teiselt poolt võib meist olla natukene ülbe eeldada, et Marsi võimalik elu on maisele toitelahusele vastuvõtlik või et see üldse koosneb orgaanilistest (süsinik-vesinik sidemeid sisaldavatest) ühenditest. Sellele vaatamata näib teaduslik üldsus olevat konsensusel, et me ei saa Vikingi katsetulemuste põhjal midagi kinnitada ega ümber lükata ning kõige õigem oleks punase planeedi pinnast ikkagi maises laboris analüüsida. Nagu astronoom ja eksobioloog* Carl Sagan rõhutas - vajavad uskumatud väited uskumatuilt häid tõendeid.
Viking 1 foto Marsi pinnast, kust maandur oma eksperimentide jaoks proove võttis.
Marsilt proovide Maale toimetamine ei ole lihtne ettevõtmine. Sond peab sinna jõudma, maanduma, kuidagi proovid võtma, Marsi orbiidile lendama, Maa suunas kiirendama ning oma väärtusliku laadungi selle atmosfääri heitma. Põhimõtteliselt samasuguseid etappe oleks vaja inimeste Marsile saatmiseks ja tagasi toomiseks. Seepärast on selliseid missioone vahel ka reklaamitud kui mehitatud marsilennu peaproove. Kuigi pinnaseproovide toomist on kavandatud juba 1975. aastast peale (esimesena Nõukogude Liidul), pole ükski neist joonestuslaualt kaugemale jõudnud. Enamasti on asi jäänud sellise ettevõtmise liigse keerukuse ja maksumuse taha. Lisaks on osad teadlased väljendanud muret tõsise (olgugi, et ebatõenäolise) võimaluse üle, et võimalikud Marsi organismid võivad Maale saabudes siinse ökosüsteemi hävitada. Teistpidi võimalus nii suurt muret ei näi tekitavat.
Hetkel on ainus reaalne samm Marsi pinnaseproovide toomise suunas juulis startiv NASA Mars 2020 mission, mis koosneb Perseverance nime kandvast marsikulgurist ja selle turjal reisvast kopterdroonist Ingenuity. Nimelt hakkab kulgur muuhulgas koguma proove, mis säilitatakse pisikestes kapslites ning jäetakse strateeglistesse kohtadesse maha. Millalgi täpsustamata tulevikus loodetakse koostöös Euroopa Kosmoseagentuuriga (ESA) samasse kohta saata väiksem kulgur, mille ülesandeks on kapslid üles korjata ja need spetsiaalsesse raketti toimetada, mis seejärel Marsi orbiidile stardib. Millalgi veelgi kaugemas tulevikus saabuks Marsi juurde järgmine mission, mis raketid orbiidilt üles korjab ning need Maa suunas toimetab. Kui veab.
Veidral kombel on meil juba pikemat aega olnud võimalus Marsi pinnast Maa laborites kuitahes lähedalt ja palju uurida. Kusjuures meil pole olnud selleks vaja isegi planeedilt lahkuda. Nimelt on hetkeseisuga Maalt leitud 268 meteoriiti, mille päritoluks on suure tõenäosusega Marss. Need kauged kivid on meieni jõudnud tänu ammustele asteroidi kokkupõrgetele, mis Marsist kilde planeetidevahelisse ruumi paiskasid ning millest mõned lõpuks meie planeedile kukkusid. Samamoodi on Marsil ilmselt tükke Maast, mis pärinevad näiteks ajast kui elu siin oli alles tekkimas või kui dinosauruste ajastu hakkas lõppema. Paraku on sellisel moel planeetide vahel reisinud meteoriidid tihtipeale kohaliku kraamiga (pinnas, atmosfäär, elu) saastunud. Lisaks võis neid kive "üles" saatnud kokkupõrge või miljoneid aastaid hiljem Maa atmosfääri sisenemine nende struktuuri tugevalt moonutada.
Kuulus 1984. aastal Antarktikast leitud Marsi-meteoriit AH84001.
Ilmselt üks kuulsamaid selliseid Marsi päritoluga meteoriite on umbes kahe kilogrammine kivi nimega AH84001, mis avastati 1984. aastal Antarktikast Alan Hillsi nimelisest piirkonnast. Erinevate radiomeetrilistele dateerimistele tuginedes on pakutud, et see kivistus magmast ligikaudu 4 miljardit aastat tagasi, paisati Marsist välja kusagil 17 miljonit aastat tagasi ning Maale jõudis see umbkaudu 13 tuhande aasta eest. Kusjuures mõnede (suhteliselt ebakindlate) analüüside põhjal võis see pärineda Marsil asuvast tohutust Valleys Marines nimelisest kanjonist, mille põhjas voolas peaaegu kindlasti millalgi vedel vesi.
Tosin aastat peale AH84001 avastamist väitis grupp teadlasi, et nad on selle meteoriidi sisemusest leidnud tõendeid fossiliseerunud bakteritest, mille päritolu ei ole ilmselt maine. Sellisele julgele avaldusele, mis sisuliselt tähistas esimest teaduslikku leidu maavälisest elust, järgnes tõeline meediatorm. Isegi toonane USA president Bill Clinton esines avalikuse ees vastavasisulise avaldusega. Kui keegi on näinud ulmefilmi Contact (soovitame vaadata!), kus Clintoni pealtnäha filmi jaoks pressikonverentsi annab ja maavälisest elust räägib, siis need kaadrid pärinevad tegelikult sellest sündmusest.
Samal ajal kui meedia hullus ja avalikus juubeldas, jäi enamus teadlastest sellise väite osas skeptiliseks. Jah, elektronmikroskoobi all nägid meteoori sisemusest leitud umbes 20-100 nanomeetrised "biomorfid" välja juskui miski, mis võis kunagi elus olla. Paraku ei saa sellist järeldust teha puhtalt subjetiivse väljanägemise - morfoloogia - põhjal. See kui miski nii väike tundus millalgi olevat elus, ei tähenda, et see seda ka oli. Kuigi meteoriidist leitud moodustiste päriolu ei ole siiani suudetud lõplikult seletada, on sarnaseid struktuure loodud laboris kasutades mitte-bioloogilisi võtteid. Nagu arvata võib, on algse avalduse teinud teadlaste grupp jäänud oma vaadete juurde. Taaskord, teaduslik konsensus neid ei toeta.
Näide AH84001 meteoriidi sisemusest leitud biomorfist, mida selle avastajad peavad tänaseni kivistunud bakteriks, mis pärineb Marsilt. Enamik teisi teadlasi seda hüpoteesi ei toeta.
Tänavu aprillis ületas AH84001 taaskord uudistekünnise, kui Jaapani teadlased avastasid kivist orgaanilist materjali, mis sisaldas muuhulgas lämmastikku. Igaks juhuks tuleks üle korrata, et orgaanilised ühendid ei tähenda automaatselt elu, vaid need tekivad ka täiesti iseseisvate looduslike keemiliste protsesside käigus. Samas ei saa jätta tunnistamata, et potentsiaal eluks Marsil minevikus või praegugi on aastatega üha võimalikumaks muutunud. Eks tuleb ära oodata aeg, mil teadlased saavad ühe värske Marsi kivikese mikroskoobi alla seada. Kui see kunagi tuleb.
Vahepeal peame aga leppima kohapeal tehtud robotuurimistega. Näiteks kaheksandat aastat Marsi Gale kraatris ringi veerev marsikulgur Curiosity teatas 2018. aastal, et ta on sealsetest pinnaseproovidest avastanud keerukaid orgaanilisi ühendeid, mis võivad olla elu tekkeks ja/või kestmiseks hädavajalikud. Teade oli eriti lootustandev, kuna Gale kraater on täidetud ammuse järve põhja kogunenud setetega. Teine huvitav leid Marsilt on alates 2004. aastast sealses hõredas atmosfääris registreeritud metaan, mille sisaldus näib tõusvat ja langevat vastavalt sealsetele (kohati ekstreemsetele) hooaegadele. Et metaan on suhteliselt ebastabiilne ja laguneb Marsi pinda kiiritavas UV-kiirguses kergesti, peab miski seda juurde tootma. See miski on tõenäoliselt mingisugune geoloogiline protsess, aga äkki ei ole ka.
Gale kraatri keskel kõrguv Mount Sharp, mis on nähtavasti tekkinud iidse järve setetest. Foto on tehtud marsikulgur Curiosity poolt.
Tuleme aga lõpetuseks korraks tagasi nende Maale sattunud Marsi-kivide juurde. Kuna me teame, et Päikesesüsteemi planeedid on minevikus omavahel materjali vahetanud, siis võib spekuleerida kõiksugu huvitavaid võimalusi. Näiteks äkki tekkis elu mitte esimesena Maal, vaid hoopis Marsil. Piisavalt suur asteroid lõi sellest miljardeid aastaid tagasi tüki välja, see jõudis miljoneid kilomeetreid vaakumit läbides Maale ning sellega kaasa rännanud eluvormid jätkasid siin oma arengut. Samal ajal kui Marss oma atmosfääri kaotas, üha külmemaks ja kuivemaks muutus hakkas hoopis Maal elu õitsema. Kas selline asi teeks meist tehniliselt marslased? Kui meil kunagi avaneb võimalus võimalikke Marsi kivistunud mikroobe uurida, kas me siis uurime oma esivanemaid?
On muidugi ka teisi võimalusi. Näiteks võis algne elu hääletada ennast Maalt Marsile, seal mõne aja vinduda ning lõpuks välja surra? Sellisel juhul uurime me enda kaugeid nõbusid. Mis siis kui elu tekkis mõlemal planeedil iseseisvalt? Tegemist oleks bioloogia püha graaliga. Selle asemel, et filosofeerida ennasttäis eelduses enda ainulaadusest, oleksime me kõigest üks paljudest keemiliste ja füüsikaliste protsesside tõenäolistest ja võib-olla paratamatutest tulemustest. Sellest võiks järeldada, et elu on universumis pigem reegel kui erand.
Kunstniku nägemus Marsist umbes 4 miljardit aastat tagasi, kui selle pinnal voolas suure tõenäosusega vedel vesi. Praegusel hetkel on Marsi atmosfäär nii hõre ja külm, et vesi ei saa seal vedelal kujul eksisteerida. Küll aga võib sügaval pinna all seda veel leiduda.

Mis siis kui Marsilt ei leita elu? Ei elavat ega fossiilset. Taaskord peab meenutama eksobioloog Carl Sagani vaadet sellisele reaalsele võimalusele. Tema lõputuna näivas optimismis poleks tegemist täieliku pettumusega, kuna sellisel juhul oleks meil olemas katse ja kontroll - elust pakatav Maa ja tühermaast Marss - mis asuvad üksteisele ajas ja ruumis väga lähedal. Miks Maal, aga mitte Marsil? Huvitav küsimus, eksole.

*peale Marsi peetakse potentsiaalselt elu toetavateks taevakehadeks Veenust (kõrgel atmosfääri ülakihtides), Jupiteri veerikkaid kuid Callistot, Ganymedest ja Europat ning Saturni kuusid Titaani ja Enceladust.
*eksobioloogia ehk astroboloogia on teadusharu, mis tegeleb elu tekke, varjase arengu ja selle võimalikku leidumisega teistel taevakehadel peale Maa.

Kommentaare ei ole:

Postita kommentaar