Skąd ten tlen?

Tlen i metan kojarzą się z życiem, ale istnieje szereg procesów geologicznych czy chemicznych niezwiązanych z życiem, w którym te cząsteczki mogą powstawać. Na razie ich nie rozumiemy i nie mamy pomysłu, jak zrozumieć. Na Marsie i na marsjańskiej orbicie znajduje się szereg różnego rodzaju laboratoriów, ale żadne z nich nie ma narzędzi, by definitywnie rozstrzygnąć, co dzieje się w marsjańskim gruncie i pod nim.

Geologia?

W połowie zeszłego roku Amerykańska Agencja Kosmiczna NASA poinformowała, że łazik Curiosity (czyli Ciekawość) znalazł molekuły organiczne w marsjańskich skałach. Ale związki organiczne to nie to samo co życie. Organiczne – to znaczy, że zbudowane głównie z łańcuchów węgla i wodoru, a także w niewielkich ilościach z np. siarki, tlenu, azotu. Życie zbudowane jest z organicznych cząsteczek chemicznych, ale czy to znaczy, że każda organiczna cząsteczka kiedyś budowała żywe organizmy? Przy okazji tej konferencji po raz kolejny potwierdzono, że z powierzchni Marsa cały czas wydostają się do atmosfery niewielkie ilości metanu. Na Ziemi przeważająca większość metanu to produkt uboczny życia bakterii. Na Ziemi tam, gdzie metan, tam bakterie. Ale czy tak samo jest na Marsie? Metan być może powstał w wyniku jakiegoś innego procesu, który z życiem nie ma nic wspólnego. Choć wciąż nie wiemy jakiego.

Atmosfera Marsa jest niezwykle rzadka. Ciśnienie przy czerwonym gruncie wynosi około 1 proc. ciśnienia przy powierzchni ziemskiego oceanu. Ta cieniutka atmosfera Marsa w około 95 proc. składa się z dwutlenku węgla. 2,6 proc. stanowi azot, niecałe 2 proc. argon i mniej niż 0,2 proc. tlen. A gdzie metan? Uwalnia się z gleby w niewielkich ilościach, ale na tyle dużych, że da się to zmierzyć. Dziwna sprawa.

Udział poszczególnych gazów w atmosferze Marsa zmienia się wraz ze zmianą pór roku. Jest to spowodowane zmianą temperatury w poszczególnych częściach planety. Gdy temperatura spada, CO2 z północnej półkuli zamarza na biegunach. Gdy temperatura podnosi się, CO2 z biegunów odparowuje, a jego ilość w atmosferze rośnie. Ten mechanizm nie jest dla naukowców tajemnicą. Zjawiska zachodzące w atmosferze Marsa są bardziej skomplikowane niż tylko zmiana stężenia CO2, ale ostatnio zmierzono coś, co zachwiało całą wiedzą o tym, co dzieje się na Czerwonej Planecie w jej wnętrzu. W kraterze Gale łazik Curiosity odkrył duże wahania poziomu tlenu.

Biologia?

Tlen na Ziemi jest używany przez wiele organizmów żywych do oddychania. Ale jest produkowany przez inne organizmy żywe, dla których jest gazem szkodliwym. Zmiany, które zarejestrowano na Marsie, były ogromne. Wiosną i latem przy powierzchni gruntu było o 30 proc. więcej tlenu niż jesienią i zimą. Tak duże wahania są nie do wytłumaczenia. Duże wzrosty pojawiają się zawsze w tym samym okresie, z kolei gdy przychodzą niższe temperatury, tlenu zaczyna szybko ubywać. W jakimś procesie tlen jest szybko produkowany, a kilka miesięcy później szybko pochłaniany (zużywany). Rozważano wiele różnych możliwości (takich jak np. uwalnianie tlenu podczas rozpadu cząsteczki CO2 lub/i w czasie rozpadu cząsteczki wody), ale tempa wzrostu stężenia tlenu oraz jego ilości absolutnie nie da się wytłumaczyć. Podobnie nikt nie ma pomysłu, jaki proces stoi za szybkim zmniejszaniem się stężenia tlenu. A może jednak biologia? Zbyt wcześnie, by rozstrzygać, tym bardziej że nie ma dzisiaj żadnego eksperymentalnego sposobu na to, by stwierdzić, jakie jest źródło tlenu i metanu. Sam fakt, że na Ziemi tym źródłem byłoby życie, nie wystarczy, by ustaić, że na Marsie jest tak samo.

Ziemia i Mars są pod wieloma względami planetami bardzo podobnymi. Są skaliste, mają podobny skład mineralny gleby, a z racji odległości od Słońca obydwie mogą też mieć na swojej powierzchni ciekłą wodę. Mogą, o ile mają atmo- sferę. Ziemia ją ma, ale Mars atmosferę praktycznie utracił. Ciśnienie spadło, a woda się wygotowała. Choć wiemy dziś, że część z niej znajduje się pod powierzchnią gruntu jako wieczna zmarzlina, a część jako lodowce na biegunach. Obserwując Marsa, nietrudno zauważyć, że są na nim struktury, które na Ziemi rzeźbi płynąca albo stojąca woda. Swoją drogą, ślady związków organicznych, o których pisałem wyżej, pochodzą właśnie z czasów sprzed 3,5 mld lat, kiedy na Marsie płynnej wody było w bród, a planeta miała atmosferę. W tym samym czasie na Ziemi powstawało życie.

Dzisiaj odkrywamy uwalniający się spod gruntu metan oraz wahania tlenu.

Co to wszystko oznacza? Jak to wszystko rozumieć? Mars jest planetą, którą – z racji odległości i dostępności – badamy najchętniej. Ale im bardziej badamy, tym częściej nas ona zaskakuje. Niektóre zjawiska można by było wyjaśnić krótkim stwierdzeniem, że pod powierzchnią czerwonego gruntu czai się proste życie. Tak by było najprościej. Czy tak jest w istocie? Kiedyś się dowiemy.•