Stebėdami žvaigždėtą dangų dažnai sau leidžiame pasvajoti ir užduoti klausimus: kaip atrodo kiti nežemiški pasauliai ir ar ten egzistuoja gyvybė, ar ji panaši į Žemėje esančią, o gal mes esame vieni visoje Visatoje? Viena iš perspektyviausių nežemiškos gyvybės buvimo vietų yra Marsas, nes ši planeta priklauso gyvybės zonai Saulės sistemoje. Marse gali būti tinkamos sąlygos skystam vandeniui išsilaikyti planetos paviršiuje arba tokios sąlygos kadaise ten buvo.
Amerikos ir Europos kosmoso agentūros yra išsiuntusios į Marsą nepilotuojamas misijas, pavyzdžiui, „Mars Exploration Rover“ su marsaeigiais „Perseverance“, „Opportunity“ ir „Curiosity“. Šie marsaeigiai yra aprūpinti instrumentais, skirtais tyrinėti Marso paviršių ir ieškoti gyvybės požymių. Pasitelkus šiuos nepilotuojamus aparatus, cheminės ir geologinės analizės metodais ieškoma organinių junginių arba kitų potencialių gyvybės žymenų.
Dabar tyrinėjamų uolienų ir dirvožemio mėginiai, paimti iš senovinio ežero ir upės deltos Marso Jezero krateryje (1 pav.), galėtų parodyti, ar Raudonojoje planetoje kada nors egzistavo gyvybė. Šiuose mėginiuose netgi gali būti senovėje gyvenusių mikroorganizmų liekanų - mikrofosilijų.
Be jokios abejonės, nežemiškos gyvybės atradimas padarytų revoliuciją gamtos pažinimo filosofijoje, nes žengtume didelį žingsnį link atsakymo į klausimą „Ar mes Visatoje esame vieni?“.
Chirališkumas kaip gyvybės žymuo
Mokslininkai turi rasti vieną visoms gyvybės formoms būdingą žymenį. Chirališkumas yra visur Visatoje paplitęs reiškinys, būdingas įvairiems objektams - nuo molekulių iki galaktikų. Tai cheminės struktūros savybė, kuria pasižymintys junginiai negali būti sutapatinti su savo veidrodiniais atspindžiais ir neturi simetrijos centrų.
Pagrindinė chiralinio junginio ypatybė yra ta, kad jis turi du enantiomerus, tai yra struktūriškai ir cheminės sudėties atžvilgiu vienodas, bet tarpusavyje nesutampančias struktūras. Šiuos enantiomerus galima įsivaizduoti kaip dešinės ir kairės rankos delnus, kurie yra vienas kito veidrodiniai atspindžiai. Taigi enantiomerai yra tos pačios cheminio junginio molekulės, bet skirtingai išsidėsčiusios erdvėje. Tai reiškia, kad dešininis (D) enantiomeras - tartum dešinė ranka - negali būti sutapatinamas su kairiniu (L) enantiomeru - kaire ranka (2 pav.).
Enantiomerai turi vienodas chemines (reaktingumas) ir fizikines (lydymosi, virimo temperatūra ir pan.) savybes, tačiau skiriasi savo sąveika su poliarizuota šviesa, todėl jie dar vadinami optiškai aktyviais junginiais.
Negyvojoje gamtoje chiralinių molekulių - vienos ir kitos pusės rankų - yra vienodi kiekiai, tačiau biologinės kilmės sudėtingos molekulės (baltymai, DNR, RNR) yra vienachiralės. Ir kas dar įdomiau, biologinės molekulės yra vieno chirališkumo, t. y. beveik 100 proc. dominuoja vieno tipo - D arba L -enantiomerai. Pavyzdžiui, aminorūgštys, iš kurių sudaryti visi baltymai ir fermentai, gamtoje yra L- enantiomerai, o karbohidratai (cukrūs) - D-enantiomerai.
Vienachirališkumas yra svarbiausias gyvybės žymuo, nes ši struktūrinė molekulių savybė reguliuoja jų atpažinimo atrankumą. Gyvybei būtinos molekulės, tokios kaip fermentai, DNR, RNR ir receptoriai bei kiti baltymai, yra vienachiralės ir gali atpažinti tik tam tikrą enantiomerą - tartum viena ranka gali pasisveikinti su kita tokia pat ranka. Tai leidžia organizmui tikslingai kontroliuoti cheminių junginių sąveikas ir procesus. Jei gyvuose organizmuose nebūtų vienachiralių molekulių, juose negalėtų vykti tiek daug įvairių biocheminių atpažinimo, informacijos perdavimo, oksidacijos bei redukcijos reakcijų.
Be to, vienachiralės molekulės gali formuoti unikalias struktūras, kurios yra gyvybiškai svarbios. Pavyzdžiui, DNR ir RNR molekulės - esminės genetinės informacijos dalys - yra vienachiralės ir turi spiralinę struktūrą. Taigi galima sakyti, kad chirališkumas yra susijęs su gyvybės evoliucija. Ankstyvosios gyvybės formos, kurios įgavo galimybę atpažinti ir naudoti tam tikrą chiralinę informaciją, vykstant evoliucijai galėjo įgyti pranašumą. Tai gali paaiškinti vienachiralio pasirinkimo tendenciją biologinių sistemų molekulėse.
Pastebėta, kad kai kurie meteoritai turi aminorūgščių ir kitų organinių vienachiralių junginių. Pavyzdžiui, anglingųjų chondritų klasės Merčisono meteorite (3a pav.), 1969 m. nukritusiame netoli Merčisono miestelio Australijoje, buvo rasta α-metilaminorūgščių, kuriose iki 18 proc. pertekliaus būta L-enantiomerų. Prisiminkime, kad L-aminorūgštys dominuoja Žemės gyvojoje gamtoje! Vėliau vienachiralės aminorūgštys buvo aptiktos ir kituose į Žemę nukritusiuose meteorituose. Visa tai rodo, kad chiralinės molekulės yra paplitusios ne tik Žemėje, bet ir kosminėje aplinkoje. Tai suteikia mums viltį, kad šio chirališkumo molekulių bus ir kitose mūsų Saulės sistemos planetose, taip pat - kad ten galbūt esančios ar buvusios gyvybės pagrindas bus anglis, t. y. L-aminorūgštys, kurių nežemišką kilmę patvirtino anglies izotopų analizė.
Daug vilčių teikė anglinio asteroido Ryugu (162173) (3b pav.) tyrimai, nes visai neseniai buvo gauti jo mėginiai, kuriuos atgabeno automatinis erdvėlaivis „Hayabusa2“ (3c pav.). Šiuose mėginiuose buvo rasta didelė įvairovė organinių junginių, taip pat ir mažas kiekis aminorūgščių. Tačiau šiuose mėginiuose L- ir D-aminorūgštys buvo aptiktos kaip raceminis - abiejų rankų mišinys. Kol kas nėra išsamiai ištirtas vienachiralių molekulių Marso grunte buvimas. Tačiau su naujomis kosminėmis misijomis ir tobulėjant analizės metodams ateityje gali būti gauta daugiau informacijos apie vienachirales molekules Marso grunte ir jų reikšmę šios planetos biochemijoje.
Mars Exploration Rover „Opportunity“
Vienas iš dviejų NASA sukurtų robotų „Mars Expedition Rover” (MER) - „Opportunity“ (MER-B) - Marse nusileido 2004 m. sausio 25 d. Jis buvo aprūpintas panoraminėmis kameromis, leidžiančiomis daryti itin ryškias spalvotas Marso aplinkos nuotraukas.
Marsaeigis „Opportunity“ jau viršijo NASA mokslininkų numatytą veikimo trukmę virš 50 kartų. Iš pradžių buvo tikimasi, kad „Opportunity" veiks iki 90 dienų, tačiau misija vis pratęsiama. Jis sėkmingai tiria Marso dirvožemį ir akmenis, daro panoramines fotografijas. „Opportunity" savo kelionę po Marsą pradėjo Endurance krateryje, kur tyrimus atliko nuo 2004 m. birželio iki gruodžio. Vėliau šiame krateryje „Opportunity" rado sveiką meteoritą, žinomą Heat Shield Rock vardu. Nuo 2005 m. balandžio pabaigos iki birželio mėn. du „Opportunity" ratai buvo įstrigę smėlio kopoje. 2006 m. rugsėjo pabaigoje „Opportunity" pasiekė Viktorijos kraterį ir tyrinėjo jį iki pat 2008 m. rugsėjo 3 d.
„Opportunity“ nusileido vienoje didžiulėje lygumoje ir joje dirbo pusę misijos laikotarpio. Marsaeigis sukardavo nemenkus atstumus ir kartą kelioms savaitėms buvo įstrigęs ant vienos smėlio kopos. Per antrąjį misijos etapą „Opportunity“ užvažiavo ant „Endeavour“ kraterio šlaito ir padarė įspūdingų panoraminių nuotraukų.
2018 m. birželio 10 d. įvyko paskutinis kontaktas su „Opportunity“. „Tai sunki diena“, - sakė projekto „Mars Exploration Rover“ vadovas Johnas Callasas. „Prarytas milžiniškos visą planetą apėmusios dulkių audros: ar galėtų būti tinkamesnė pabaiga misijai, nuo pat pradžių iki pabaigos tobulai ir drąsiai, kokia buvo „Opportunity“?
„Opportunity“ nusileido Marse 2004 metais ir nuvažiavo iš viso apie 45 kilometrus. Jo dvynys „Spirit“, nusileidęs trimis savaitėmis anksčiau, veikė iki 2010 metų. Šiuo metu Marse tebeveikia marsaeigis „Curiosity“, nusileidęs 2012 metais.
Misijos apžvalga: NASA „Perseverance“ Marso marsaeigis
Marso tyrimų istorija ir ateities perspektyvos
Nors Marso planetą žmonės stebėjo jau senovėje, tik prieš 50 metų prasidėjo intensyvesni jo tyrimai erdvėlaiviais. Su įvairiomis užduotimis pasiųsta 42 robotizuoti marsatyriai, bet ne visi funkcionavo sėkmingai. 15 erdvėlaivių turėjo nuleidžiamus aparatus, kurių 8 pasiekė Marso paviršių nesuduždami.
Pirmieji išsamesni Marso tyrimai vyko 1976 m. su „Viking 1“ ir „Viking 2“ zondais. Jie orbitavo aplink Marsą, tyrinėjo planetos paviršių ir siuntė pirmuosius spalvotus vaizdus. Nors biologiniai eksperimentai davė neaiškių rezultatų, buvo pastebėta geologinės erozijos nuo vandens požymių.
Vėlesnės misijos, tokios kaip „Mars Pathfinder“ su mikrovažiuokliu „Sojourner“, „Mars Express“, „Spirit“, „Opportunity“, „Phoenix“, „Curiosity“ ir „Perseverance“, suteikė vis daugiau informacijos apie Marso geologiją, atmosferą ir galimybes egzistuoti gyvybei.
Tobulėjantys moksliniai tyrimų metodai, kaip spektroskopija, jau leidžia mūsų laboratorijose aptikti mažas vienachiralių molekulių koncentracijas. Šią įrangą būtų galima miniatiūrizuoti, automatizuoti ir įdiegti į būsimus marsaeigius. Jei būtų aptiktos Saulės sistemos kūnuose šios molekulės, tai būtų rimta užuomina apie ten esančią ar buvusią gyvybę, be to, galėtų atskleisti paslaptį ir apie mūsų gyvybės atsiradimą.
Ateities misijos, tokios kaip „InSight“, „ExoMars Trace Gas Orbiter“, „Tianwen-1“ ir „Perseverance“, toliau plečia mūsų žinias apie Marsą. Taip pat rengiamos kelionės į Marsą su įgula, siekiant ilgalaikio apsilankymo ir tyrimų.
| Pavadinimas | Masė, kg | Metai | Rezultatai |
|---|---|---|---|
| Sojourner | 11.5 | 1997 | Per 30 parų nuvažiavo 100 metrų, perdavė 550 vaizdų |
| Spirit/Opportunity | 174 | 2004 | Opportunity per 10 metų nuvažiavo 40.3 km |
| Curiosity | 890 | 2012 | Nuvažiavo dešimtis kilometrų, atliko išsamias chemines ir geologines analizės |
Visos šios pastangos yra svarbios siekiant atsakyti į fundamentalų klausimą: ar mes Visatoje esame vieni? Atrasta nežemiška gyvybė būtų astronominis žingsnis mūsų pačių pažinimo link, be to, šios naujos žinios praplėstų mūsų supratimą ir apie gyvybės Žemėje ištakas.
tags: #opportunity #rover #mire #marsas