Po stopách života na Marsu

Myšlenka života na Marsu je fascinující už několik staletí. Rudá planeta je našemu světu v mnohém podobná a přece tak vzdálená. V dávném období, kdy byl vesmír mladší, mohl mít Mars oceány, řeky i jezera. Tam, kde dnes vidíme rezavý prach a kamení, mohlo kdysi existovat prostředí příznivé pro mikroorganismy.

Naše sondy a vozítka Curiosity, Perseverance a Opportunity putují pouštěmi Marsu a hledají otisky čehokoli, co by mohlo být známkou života. Zkoumají horniny, ve kterých by se mohly zachovat fosilie, organické sloučeniny i chemické stopy života.

Mars je však dnes pro život, jak jej známe na Zemi, nehostinný. Jeho atmosféra je příliš řídká a studená a svým složením pro dýchání nepoužitelná. Tvoří ji z více než 95 % oxid uhličitý, dále asi 2,7 % dusíku, přibližně 1,6 % argonu a jen stopová množství kyslíku a vodní páry. Průměrný tlak atmosféry je pouze kolem 600 pascalů, tedy méně než jedno procento hodnoty na Zemi. Teploty se pohybují v extrémním rozpětí. V noci běžně klesají k minus 100 stupňům Celsia, u rovníku sice může přes den vystoupat až k deseti stupňům, ve vyšších marsopisných šířkách však teplota zůstává hluboko pod bodem mrazu. Půda je plná solí jedovatých pro pozemský život a povrch bičují paprsky kosmického záření. Člověk bez skafandru by v prostředí podmínek Marsu nepřežil déle než několik málo jednotek vteřin.

Občas se však ozve cosi záhadného. Třeba sezónní výkyvy metanu, stopy, které by mohly být výsledkem geologických procesů ale třeba i dýcháním mikroorganismů. Sondy ExoMars a orbitery NASA měří tento prvek a hledají jeho původ. Rover Perseverance ukládá vzorky hornin, aby jednou mohly být přivezeny na Zemi. Na to si ale ještě budeme muset nějaký ten rok počkat.

Třeba nikdy nenajdeme přímý důkaz života na Marsu. Ale možnost, že tam kdysi nějaký byl, je lákavá. A taky důležitá. Vždyť ani nevíme, jaká vlastně je pravděpodobnost vzniku života. Pokud by se ale prokázalo, že život se v jednom solárním systému vyvinul na dvou různých místech nezávisle na sobě, už bychom měli pořádný důvod domnívat se, že vesmír životem překypuje.

Když lidé v sedmnáctém století objevili polární čepičky na Marsu, zrodila se myšlenka, že tento vzdálený svět není jen jakýmsi bodem obíhajícím kolem Slunce, ale planetou s vlastními ročními obdobími, která je podobná naší Zemi. V osmnáctém století si William Herschel všiml, že led na pólech roste a mizí podle toho, jak se střídají léta a zimy. A s těmito pozorováními začala růst i touha uvěřit, že na Marsu je stejně jako na Zemi život.

Astronomové postupně zjistili, že den na Marsu trvá přibližně stejně dlouho jako na Zemi a že i jeho osa rotace je podobně nakloněná. Mars má tedy léta a zimy, jara a podzimy. Jen jejich délka je téměř dvojnásobná, protože rok na Marsu trvá necelých 687 pozemských dní. A právě tehdy se zrodila otázka: pokud se Mars tolik podobá Zemi, proč by tam nemohl existovat život?

V polovině devatenáctého století se některým astronomům zalíbila myšlenka, že Mars má moře, pevniny a snad i živé tvory. O několik desítek let později svět nadchly zprávy o uměle vytvořených kanálech, které protínají povrch Marsu. Americký astronom Percival Lowell jim věnoval celé své knihy a předpokládal, že tyto útvary vybudovala dávná civilizace snažící se zachytit vodu na vysychající planetě jejím odváděním z polárních ledových čepiček do vyprahlých oblastí poblíž rovníku. Jeho vize inspirovala spisovatele H. G. Wellse, aby si představil, že Marťané mohou jednoho dne hledat nový domov na Zemi. Tak vznikla slavná Válka světů.

Ale po vzrušujících snech obvykle následuje tvrdé procitnutí, když čelí pevným důkazům. Už na počátku dvacátého století se začalo ukazovat, že domnělé vodní kanály, tedy alespoň v podobě, v jaké je zmapoval Percival Lowell, jsou jen pouhou iluzí očí nebo mysli. Alfred Russel Wallace ve své knize Je Mars obyvatelný? podává pádné argumenty k závěrům, že Mars není jen neobydlený, ale zcela neobyvatelný. S postupem vědy se představa inteligentních Marťanů začala vytrácet.

Spektroskopie odhalila, že v řídké atmosféře Marsu není ani kyslík, ani voda. Výkonné dalekohledy nám ukázaly povrch bez stop umělých kanálů, které až do své smrti prosazoval Percival Lowell. A tím se sen o cizí civilizaci na rudé planetě jednou provždy rozplynul.

Přesto nám toto období lidských dějin zanechalo cosi důležitého. Ukázalo, jak silná je naše touha nebýt sami. Jak snadno dokážeme promítnout vlastní naděje a obavy do vzdálených světů.

Jakmile se ukázalo, že na Marsu nejsou vyspělé civilizace ani domnělé uměle vybudované kanály, vědci obrátili svou pozornost k myšlence, zda by na něm mohly přežít alespoň jednoduché organismy. Od padesátých let minulého století se proto v laboratořích pro výzkum možného života na Marsu používají speciální komory, které napodobují marťanské prostředí. Vytváří se v nich nízký tlak, řídká atmosféra s vysokým obsahem oxidu uhličitého, velké rozdíly teplot a půda obohacená o soli a perchloráty.

Výsledky některých experimentů nám ukázaly, že život má pozoruhodnou odolnost. Byly zaznamenány případy, kdy lišejníky vydržely několik týdnů fotosyntetizovat i v takto extrémné nasimulovaných podmínkách. Podobně některé druhy bakterií prokázaly schopnost růst v prostředí nasyceném solí, tedy v podmínkách, které se blíží marťanské půdě.

Je však třeba rozlišovat mezi samotným přežitím a skutečnou schopností života se rozvíjet. V laboratorních simulacích se ukazuje, že pokud se spojí všechny nepřátelské vlivy Marsu, jako je nízká teplota, radiace, nízký tlak, jedovaté soli a suché prostředí, míra přežití rapidně klesá. Život se dokáže vyrovnat s jednotlivými faktory, ale kombinace všech těchto podmínek zároveň představuje extrémní zátěž.

Velkou pozornost vědci věnují vodě na Marsu. Tekutá voda na jeho povrchu dnes pravděpodobně neexistuje. V tomto skupenství se možná sice může vyskytovat pod ledovými čepičkami či v podpovrchových vrstvách, ale v takovém případě by pravděpodobně obsahovala značné množství solí. Avšak bakterie zvané halofilní, tedy milující sůl, dokáží růst i v takto slaném prostředí.

Důležitou roli v hledání potenciálního života na Marsu hrají také pozemské analogie.

Například poušť Atacama v Chile je jedním z nejsušších míst na Zemi a zároveň jednou z nejbližších paralel marťanského prostředí. Přesto i na tomto místě se podařilo nalézt mikroorganismy schopné přežít v podmínkách, které se dlouho považovaly za téměř sterilní.

Velmi zajímavým místem pro výzkum je i Antarktida. Na první pohled se tento téměř nedotčený kontinent jeví jako mrtvá ledová pustina, přesto skrývá život v podmínkách, které se zdají neslučitelné s existencí organismů. Pod kilometry ledu se nacházejí izolovaná jezera, jako je Vostok nebo Whillans, kde byly nalezeny mikroorganismy schopné přežívat stovky tisíc let bez kontaktu s povrchem. V suchých údolích McMurdo, kde téměř nikdy neprší a půda je zmrzlá a vyprahlá, přetrvávají lišejníky a mikroby, využívající i tu nejmenší vlhkost. Některá antarktická jezera, jako např. jezero Don Juan Pond, jsou tak slaná, že nezamrzají ani při hlubokých mrazech, a přesto i v těchto podmínkách žijí mikroorganismy. A v jezerech pod průsvitným ledem byla nalezena společenství schopná fotosyntézy i při slabém světle.

Výzkumy v těchto oblastech nám ukazují, že hranice adaptace některých forem života jsou mnohem vyšší, než jsme je původně předpokládali. Každý nový experiment a každé srovnání s extrémními prostředími na Zemi naznačuje, že možnost života na Marsu zůstává otevřená a nezodpovězená. Přestože je prostředí planety nehostinné, život se může ukázat být odolnější a přizpůsobivější, než jsme si kdy dokázali představit.

Výsledky takových pokusů nám tedy ukazují, že život se dokáže přizpůsobit těžkým podmínkám. Některé organismy obstojí v chladu, jiné zvládnou nízký tlak, další vydrží v prostředí nasyceném solemi. Dokonce i co se radiace týče známe na Zemi tvory, kteří jí dokážou odolávat, například škorpioni nebo některé bakterie.

Na Marsu se však všechny tyto vlivy spojují dohromady. Nízká teplota, radiace, řídký vzduch, toxické soli a suché podnebí představují dohromady prostředí, které je mnohem drsnější než každý faktor sám o sobě. A právě v této kombinaci začínají možnosti života dramaticky slábnout.

Je také rozdíl mezi tím, když organismus pouze vydrží určitou dobu, a tím, když dokáže skutečně přežívat a vyvíjet se. Život znamená taky růst, rozmnožování a evoluci. A právě tato schopnost se v podmínkách podobných Marsu zatím neukázala.

I když dnes Mars působí jako pustý a nehostinný svět, existují důkazy, že kdysi mohl být zcela jiný. Jeho atmosféra je dnes řídká a studená, voda se na povrchu dlouhodobě neudrží a krajinu bičují silné prachové bouře. Přesto detailní zkoumání reliéfu této planety naznačují, že před miliardami let mohl být Mars mnohem přívětivější, s řekami, jezery a dokonce i s obrovským oceánem, který zaplnil severní nížiny.

Výzkumy nás vedou k domněnce, že zhruba před 4,1 až 3,8 miliardami let mohla téměř třetina povrchu Marsu ležet pod vodní hladinou. Tento oceán, označovaný jako Oceanus Borealis, se měl rozprostírat v oblasti Vastitas Borealis na severní polokouli, která leží čtyři až pět kilometrů pod průměrnou výškou planety.

Na mnoha místech Marsu jsou patrné útvary podobné říčním povodím a korytům, které naznačují, že voda tekla napříč krajinou této planety. Byly objeveny také říční delty, například v ústí do kráteru Eberswalde nebo kráteru Jezero, které poukazují na to, že předpokládané řeky ústily do větších vodních ploch a zanechaly po sobě nánosy podobné těm, které známe ze Země.

K dalším nejvýraznějším říčním útvarům patří Ma’adim Vallis, obrovské údolí dlouhé sedm set kilometrů, které ústí do kráteru Gusev. Takový geologický útvar nejspíš mohl vzniknout jen průtokem obrovského množství vody a je tak dalším svědectvím o minulosti Marsu, kdy tekoucí voda utvářela jeho krajinu.

Obrovské kanály široké až 25 kilometrů a stovky metrů hluboké vypadají, jako by je vytvořily prudké povodně, které proudily z vysočin směrem k severu.

V roce 1987 byla předložena první ucelená hypotéza Paleo-Oceánu na Marsu. Myšlenka byla lákavá, protože existence moře by znamenala, že klima této planety bylo v minulosti teplejší a stabilnější, a tím i vhodnější pro vznik života.

Na konci devadesátých let však družice Mars Global Surveyor ukázala, že navržené pobřežní linie nevykazují jednotnou nadmořskou výšku. Místy se lišily o několik kilometrů, což vyvolalo určitou míru pochybností ohledně teorie pradávného oceánu na rudé planetě. V roce 1999 ale přístroj MOLA přesně změřil výškový profil planety a potvrdil, že severní polokoule je neobvykle plochá a nízko položená. Studie ukázaly, že tato celistvá vodní plocha by mohla zabírat až tři čtvrtiny povrchu planety.

Zároveň je zřetelné, že v severních nížinách Marsu je povrch výrazně méně posetý krátery než na jižních vysočinách. To může znamenat, že severní oblasti jsou mladší, nebo že byly v minulosti překryty vrstvami sedimentů a materiálu, který zahladil starší impakty. Tato hladkost povrchu tak zapadá do představy o někdejším oceánu, který mohl své dno postupně přikrýt novými nánosy.

Hypotetický oceán však postupně zanikl. Mars má relativně slabou gravitaci a jen zbytkové magnetické pole a zejména z těchto důvodů ztratil značnou část své atmosféry, která mu dříve pomáhala udržovat kapalnou vodu. Bez ochranné atmosféry se voda částečně proměnila v led, částečně unikla do kosmu a část se mohla vsáknout hluboko pod povrch, kde možná přežívá dodnes.

Myšlenka pradávného oceánu na Marsu má však i své slabiny. Snímky z přístroje HiRISE ukázaly na místech, kde bychom očekávali jemné usazeniny mořského dna, velké balvany. Na první pohled je to rozpor, který zpochybňuje samotnou představu oceánu. Ale i tady existuje alternativní vysvětlení. Na Zemi se stává, že balvany unáší ledovce a ukládají je v místech, kde by jinak nikdy nemohly být. Nemohlo se totéž stát i na Marsu?

Existují ale i jiné možnosti, jak vysvětlit hluboká údolí a kanály. Alternativní teorie vysvětlují vznik povrchových roklí a kanálů větrnou erozi, kapalným oxidem uhličitým nebo kapalným methanolem.

Hypotéza oceánu v podobě kapalné vody čeká na své potvrzení nebo naopak vyvrácení. Teprve budoucí mise nám možná přinesou důkazy, které rozhodnou, zda Mars byl kdysi světem, kde se po hladině přelévaly vlny oceánu, nebo zda jeho krajinu tvarovaly jiné, méně přívětivé síly.

Přesto je představa dávného oceánu na Marsu jedním z nejsilnějších scénářů jeho minulosti. Pokud existoval, pak byl Mars kdysi světem teplejším, vlhčím a mnohem přívětivějším než dnes. A tam, kde je dostatek vody, existuje i možnost života.

Současné mise se zaměřují především na hledání stop po dávném mikrobiálním životě, ale také na možnost, že by pod povrchem mohly dodnes přežívat jednoduché organismy.

Největší pozornost přitahuje americké vozítko Perseverance, které přistálo v roce 2021 v kráteru Jezero. Tento kráter byl kdysi jezerem napájeným řekou a jeho sedimenty mohou ukrývat organické látky i fosilní zbytky dávných mikroorganismů. Perseverance je vybaveno přístroji, které dokážou zkoumat chemické složení hornin do nejmenších detailů. Vozítko navíc ukládá navrtané vzorky do speciálních pouzder. Tyto vzorky mají být v příštím desetiletí dopraveny na Zemi v rámci mise Mars Sample Return, což by vědcům umožnilo provést analýzy s mnohem vyšší přesností.

Starší, ale stále aktivní rover Curiosity pracuje od roku 2012 v kráteru Gale. Zkoumá sedimentární horniny a už dříve našel organické molekuly, které jsou základními stavebními kameny života. Zároveň detekoval kolísání metanu v atmosféře, což je dodnes velká záhada. Metan totiž může vznikat biologickou činností, ale také čistě geologickými procesy.

Významný je i projekt ExoMars, který provozuje Evropská kosmická agentura (ESA). Jeho sonda Trace Gas Orbiter sleduje plyny v atmosféře a snaží se zjistit, zda mají biologický nebo geologický původ. Na stejný program navazuje i připravovaný rover Rosalind Franklin, který má být schopen vrtat až dva metry pod povrch, kam nedosahuje radiace a kde by se mohly zachovat případné stopy života.

Hlavní otázky zůstávají dvě. Zaprvé zda byl na Marsu někdy život, a zadruhé zda by mohl v omezené podobě přežívat i dnes. Vědci proto hledají jak organické molekuly a sedimenty uložené v dávných deltách řek, tak i možné známky mikroorganismů žijících pod povrchem, kde by mohly existovat díky vodě v kapalné formě.

Současný výzkum Marsu tedy ještě nepřinesl důkaz života, ale ukazuje, že tato planeta mohla mít v minulosti podmínky vhodné pro jeho vznik a že některé stopy mohou být stále přítomné. Právě proto je Mars Sample Return považován za jednu z nejdůležitějších misí příštího desetiletí. Pokud budou vzorky dopraveny na Zemi, může se právě tam odehrát skutečný vědecký průlom.

Na skutečné vzorky přímo z Marsu sice stále čekáme a stejně tak čekáme i na nevratné důkazy o tom, zda rudá planeta někdy hostila život. Ale možná tady jeden otisk života na Marsu přece jen už máme, i když v posledních letech bývá zpochybňován. Jde o jeden zvláštní kámen, který přistál přímo na Zemi a který je známý pod označením ALH 84001.

Byl objeven roku 1984 v Antarktidě v oblasti Allan Hills (udtud jeho označení ALH 84001) a vážil necelé dva kilogramy. Od počátku budil velký zájem, protože se ukázalo, že pochází z Marsu. Patří do skupiny tzv. SNC meteoritů, které sdílejí charakteristické chemické a izotopové znaky odpovídající měřením marťanské atmosféry. V jeho struktuře byly nalezeny podivuhodné útvary a jeho izotopové poměry ukázaly, že se do kamene dostaly plyny z atmosféry Marsu. Tato shoda je natolik přesná, že prakticky vylučuje jiný původ než marťanský.

Radiometrické datování navíc ukázalo, že hornina vznikla před více než čtyřmi miliardami let a tedy jedním z nejstarších marťanských vzorků, které máme k dispozici. Z Marsu byl podle měření vyvržen při dopadu jiného kosmického tělesa před patnácti miliony lety a na Zemi dorazil před pouhými třinácti tisíci lety.

V devadesátých letech přišel tým Davida McKaye z NASA s tvrzením, že v meteoritu nalezl několik znaků, které by mohly ukazovat na dávný život. V karbonátových útvarech byly objeveny mikroskopické struktury podobné fosiliím bakterií. Byly tam nalezeny i krystaly magnetitu, které na Zemi často vytvářejí bakterie, a také polycyklické aromatické uhlovodíky, tedy organické sloučeniny, které by mohly souviset s rozkladem dávné organické hmoty. Tato kombinace pozorování vedla tehdy k odvážné hypotéze, že ALH 84001 může nést stopy dávného mikrobiálního života z Marsu.

Nadšení však brzy vystřídala vlna skepticismu. Mnohé z nalezených znaků lze vysvětlit i jinak než biologickou činností. Mikroskopické struktury mohly vzniknout čistě chemickými procesy. Magnetitové krystaly se dají vytvořit při vysokých teplotách a tlacích bez účasti života. Organické molekuly mohly vzniknout reakcemi mezi horninou a vodou, nebo mohly být výsledkem pozemské kontaminace. Meteority v antarktickém ledu nejsou zcela izolované a mohou do nich pronikat organické látky či mikroorganismy ze Země.

Další kritikou však bylo tvrzení, že pozorované struktury jsou příliš malé na to, aby mohly patřit běžným pozemským bakteriím. Někteří vědci je proto označili jako tzv. nanobakterie, hypotetické extrémně malé formy života. Tyto útvary měly rozměry pouhých desítek nanometrů, což je méně, než je dnes považováno za spodní hranici životaschopné buňky. Později se navíc ukázalo, že podobné „nanobakterie“ se vyskytují i na Zemi, ale nejde o skutečné organismy. Jsou to spíše minerální útvary nebo agregáty organických látek, které mohou tvarem připomínat buňky. Tím se původní argument pro biologický původ struktur v meteoritu ALH 84001 ještě více oslabil.

Od té doby byla provedena řada dalších studií, které většinu původních biologických interpretací zpochybnily. ALH 84001 tak zůstává fascinujícím, ale sporným důkazem. Neobsahuje jasný důkaz o životě na Marsu, ale přesto nás nutí klást si otázku, co všechno může být ukryto v horninách rudé planety.

Ať už tento kámen z Marsu nese ozvěnu dávného života, nebo jen stopy jeho geologické minulosti, jeho význam je hluboký. Meteorit ALH 84001 je symbolem naší touhy poznat, zda jsme ve vesmíru sami, nebo zda někde v hlubinách vesmíru pulzuje i jiný život.

Hvězdárna a planetárium hl. m. Prahy. (2012). Astronomický kurz [Vzdělávací program]. Praha.

SAGAN, Carl. Cosmos. 2. české vyd. Praha: Eminent, 1998.

https://nasa.gov/