Měl Mars oceán a podmínky vhodné pro život? Nové objevy odhalují dávnou historii rudé planety

Mars má oproti Zemi přibližně poloviční průměr, dosahuje asi 15 % jejího objemu a 11 % hmotnosti, přičemž tamní gravitace odpovídá pouhým 38 % té pozemské. Jedná se o planetu terestrického typu, tj. s pevným horninovým povrchem pokrytým impaktními krátery, vysokými vyhaslými sopkami i hlubokými kaňony. Nacházejí se tam rovněž rozsáhlé planiny s písečnými dunami a dlouhá vyschlá řečiště. Na povrchu Marsu se dnes nevyskytuje voda v tekutém stavu, ale charakter terénu jasně naznačuje, že jej v dávné historii formovala. A přestože naše sondy zkoumají rudou planetu už několik dekád, astronomové stále získávají nové a překvapivé informace.

Svědectví meteoritu

Astronomové již identifikovali víc než 300 meteoritů pocházejících z Marsu a nachází se mezi nimi i jediný kámen z období Pre-Noachian (viz Čtyři historické éry), který máme k dispozici. Byl objeven v roce 2011 v saharské poušti, nese označení NWA7034 čili Northwest Africa 7034, nebo také Black Beauty alias „černá kráska“, a obsahuje zirkon starý 4,45 miliardy let. Při studiu stopových prvků v něm přitom vědci našli důkazy o hydrotermálních procesech: Při svém vzniku v dávné minulosti tedy zirkon čelil působení horké vody.

Ze studie vyplývá, že byly magmatické hydrotermální systémy aktivní během raného formování marsovské kůry zhruba před uvedenými 4,45 miliardy roků. Není jasné, zda byla povrchová voda v dané době stabilní, ale podle odborníků to nelze vyloučit. Jisté zůstává, že kůra planety obsahovala vodu – coby nezbytnou podmínku pro život – již krátce po svém vzniku.

Ztracený oceán?

Podle nových důkazů z čínského roveru Ču-žung (Zhurong) mohl téměř polovinu Marsu před 3,6 miliardy let pokrývat oceán. Pomocí radaru odhalilo vozítko pod povrchem svažité písečné nánosy, jež silně připomínají plážové útvary na Zemi. Objev naznačuje dlouhodobou existenci dynamického pobřeží, kde vlny přinášely sedimenty. Dané prostředí tedy mohlo podporovat život.

Pojízdná vědecká laboratoř přistála na rudé planetě 14. května 2021, načež překonala vzdálenost 1,9 km a pohybovala se přibližně kolmo na srázy považované za pozůstatek dávného pobřeží z dob před čtyřmi miliardami let, kdy měla planeta hustší atmosféru a teplejší klima. Na své trase skenoval rover radarem horniny až do hloubky 80 metrů. Snímky přitom ukázaly silné vrstvy materiálu směřující vzhůru k předpokládanému pobřeží zhruba pod úhlem 15°, což přesně odpovídá plážovým nánosům na Zemi. Na naší planetě se takto silné usazeniny formují miliony let. Naznačuje to, že na Marsu kdysi dlouhodobě existovala stabilní vodní plocha, kde vlny postupně vytvářely sedimenty podél mírně se svažujícího pobřeží.

Stavební kameny života

Laboratoř SAM alias Sample Analysis at Mars na roveru Curiosity studovala vzorek horniny vyvrtaný v květnu 2013 v kráteru Gale a nazvaný Cumberland, přičemž v něm odhalila organické molekuly s dlouhým řetězcem – dekan, undekan a dodekan. Vědci analyzující materiál objevili dosud největší organické sloučeniny na rudé planetě, což naznačuje, že mohla tamní prebiotická chemie pokročit dál, než jsme zatím pozorovali.

Uvedené sloučeniny sestávají z 10, 11 a 12 atomů uhlíku a odborníci je považují za fragmenty mastných kyselin, které se ve vzorku zachovaly. Patří mezi organické molekuly, jež na Zemi představují chemické stavební kameny života. Organismy produkují mastné kyseliny, které pomáhají vytvářet buněčné membrány a plnit různé další funkce. Mohou však vznikat i chemickými reakcemi v důsledku nejrůznějších geologických procesů, včetně interakce vody s minerály v hydrotermálních vývěrech. Ačkoliv neexistuje způsob, jak potvrdit zdroj popsaných molekul, jejich nález je pro vědce významný.

Nová studie zvyšuje šanci, že se na Marsu zachovaly velké organické molekuly, jež mohou vznikat pouze v přítomnosti života. Práce tak rozptyluje obavy, že se uvedené sloučeniny po desítkách milionů let intenzivního záření a oxidace zničí. Podle vědců je možné, že vzorek z Cumberlandu obsahuje mastné kyseliny s delším řetězcem, ale laboratoř SAM není pro jejich detekci optimalizovaná. „Existují důkazy, že se kapalná voda v kráteru Gale vyskytovala po miliony let a nejspíš mnohem déle. Znamená to, že měl život dostatek času, aby se v kráterových jezerech vyvinul,“ uzavřel Daniel Glavin z NASA Goddard Space Flight Center.

Za tmavé pruhy nemůže voda

Na fotografiích pořízených sondami na oběžné dráze Marsu se podařilo zaznamenat dlouhé tmavé linie. Podivné pásy poprvé zachytil průzkumník Viking v 70. letech: Vypadají tmavší než okolní terén a táhnou se stovky metrů po strmých svazích a stěnách kráterů. Dřív je vědci považovali za projevy kapalné vody a diskutovalo se také o možné obyvatelnosti planety. Nová studie badatelů z Brown University a Universität Bern však hovoří jinak. 

Odborníci totiž objevili pádné důkazy, že jde zřejmě o výsledek suchých procesů, jako je vítr a přemísťování prachu. „Výzkum Marsu se zaměřuje na pochopení tamních současných procesů, včetně možnosti výskytu kapalné vody na povrchu,“ přiblížil Adomas Valantinas, který je spolu s Valentinem Bickelem autorem studie. „Naše práce však dané vlastnosti přezkoumala, a nenašla o přítomnosti vody žádné důkazy. Náš model upřednostňuje suché procesy vzniku.“

Bickel a Valantinas katalogizovali maximum zachycených pruhů pomocí umělé inteligence. Poté, co algoritmus natrénovali na potvrzených pozorováních, jej nechali skenovat přes 86 tisíc družicových snímků s vysokým rozlišením. Výsledkem se stala první globální mapa svahových pruhů na Marsu, obsahující víc než 500 tisíc daných útvarů. 

Získané výstupy vědci porovnali s databázemi a katalogy dalších údajů – včetně teploty, rychlosti větru, hydratace, aktivity skalních sesuvů apod. – načež dospěli k závěru, že pásy nejspíš vznikají při náhlém sesuvu vrstev jemného prachu ze strmých svahů. Záhadu však zřejmě vyřeší teprve průzkum na místě.

Marsotřesení a oceán pod povrchem

Kdysi dávno měl Mars dostatek kapalné vody – zejména v raných obdobích Noachian a Hesperian (viz Čtyři historické éry), která trvala přibližně do doby před třemi miliardami let. Postupem času, jak se planeta v periodě Amazonian ochlazovala a vysychala, však klíčová složka života z tamního povrchu zmizela. Zásadní otázka zní, zda se nějaká její část dodnes nachází v podzemí, a pokud ano, jak hluboko leží.

Na základě dat ze sondy InSight analyzovali vědci charakter seismických vln zaznamenaných po dvou mohutných dopadech meteoritů a největším dosud detekovaném marsotřesení. V hloubce 5,4–8 km pak odhalili zónu, kde se vlny výrazně zpomalily, což by mohlo znamenat právě přítomnost kapalné vody. Odhad hovoří o vodní vrstvě silné maximálně 520–780 m, rovnoměrně rozprostřené po celém Marsu, pakliže póry v hloubce 5,4–8 km zcela vyplňuje kapalná voda.

Odborníci však zdůrazňují, že odhadovaná hodnota nezohledňuje regionální strukturální změny, jež se dají reálně očekávat, a navíc nezapočítává potenciálně primordiální kapalnou vodu v kůře. Daná zjištění tak pomohou ověřit až budoucí mise vybavené citlivými seismometry.

Rušno u marsovských sopek

Michael Tice z Texas A&M University a mezinárodní tým vědců odhalili díky datům z roveru Perseverance nové poznatky o tom, že na Marsu mohl existovat život. Od roku 2021 zkoumá zmíněná pojízdná laboratoř kráter Jezero. Tice a spol. ji přitom využívají k analýze tamních hornin. Cílem je studovat vulkanickou a hydrologickou historii planety a hledat ukazatele, že mohla být kdysi obyvatelná.

Vědci objevili dva typy sopečných materiálů bohatých na minerály: tmavou horninu s obsahem železa, hořčíku, pyroxenu a plagioklasového živce a světlý trachyandesit s krystaly plagioklasu a draslíku. Simulací vzniku minerálů pomocí termodynamického modelování pak zjistili, že měl Mars velmi složitou vulkanickou historii, jež mohla umožnit zformování klíčových sloučenin pro existenci života.

„Procesy, které zde pozorujeme – frak­ční krystalizace a asimilace kůry – se odehrávají v aktivních vulkanických systémech na Zemi. Naznačuje to, že se v uvedené části Marsu mohla dlouhodobě odehrávat sopečná činnost a stát se trvalým zdrojem různých sloučenin využívaných živými formami,“ uvedl Tice. 

Ačkoliv Perseverance disponuje vyspělými nástroji, ve srovnání s vybavením na Zemi jsou velmi omezené, takže na dálku můžeme získat jen určité poznatky. „Dané horniny obsahují stopy po minulém marsovském prostředí. Až je dopravíme k analýze do pozemních laboratoří, budeme si moct pokládat mnohem podrobnější otázky o jejich historii a potenciálních známkách biologických procesů,“ dodal badatel.

Podmínky pro vznik života?

Objev roveru Curiosity, který v oblasti Ubajara v kráteru Gale nalezl překvapivě vzácný minerál siderit, nejen mění naše představy o dávném Marsu, ale také nabízí hluboký vhled do vývoje planetárního klimatu. Siderit neboli nenápadný uhličitan železnatý totiž tvoří klíč k tajemství marsovské atmosféry. Nalezené množství bylo přitom ohromující a v některých vzorcích dosahovalo až 10,5 %.

Na Zemi se sopečný CO2 dostává do atmosféry, rozpouští se ve vodě a nakonec se vysráží ve formě vápence, který v sobě uzamyká uhlík. Na Marsu bohatém na železo představuje očekávaný ekvivalent právě siderit. Objev minerálu vedle vysoce rozpustných solí síranu hořečnatého silně naznačuje jejich vznik vypařováním. Potvrzuje to, že se sopečný oxid uhličitý na raném Marsu rozpouštěl ve vodě a poté byl uzamčen v horninách typu sideritu. Zmíněný mechanismus poskytuje hmatatelné vysvětlení, jak mohla rudá planeta ztratit svou hustou atmosféru bohatou na CO2 a přejít do současného suchého stavu.

Nález má také zásadní důsledky pro hledání stop života: Pokud na Marsu přetrvalo teplé a vlhké prostředí po miliardu let, skýtalo dané období ideální podmínky pro vznik a vývoj živých forem. Budoucí mise zaměřené na odběr vzorků a jejich dopravu na Zemi by měly upřednostnit horniny z uvedené éry.