Dne 20. července uplynulo 50. výročí jednoho z největších robotických kosmických úspěchů v historii kosmonautiky: prvního plně úspěšného přistání meziplanetární sondy NASA na Marsu Viking 1. Díky Vikingu 1 a jeho „dvojčeti“ Vikingu 2 lidé poprvé spatřili pravou tvář Marsu.
Sovětská sonda Mars 3 přistála na povrchu rudé planety už v roce 1971, ale po 14 s přestalo pouzdro s přístroji vysílat. Americká sonda Viking 1 sice odstartovala až 20. srpna 1975 a k Marsu dorazila v červnu 1976, ale její mise byla mnohem úspěšnější. Její dvojče Viking 2 odstartovalo 9. září 1975 a na oběžnou dráhu Marsu se dostalo 7. srpna 1976. A teprve díky Vikingům lidé poprvé objevili pravou tvář Marsu. A od této události už uplynulo 50 let!
Projekt NASA Viking, vyslání dvou identických sond zahrnujících orbitální fotografickou část a výsadkový modul s laboratoří zaměřenou na hledání života na Marsu, se stal zlomovým v historii kosmického výzkumu. I proto, že výsledky experimentů, které hledaly důkazy o existenci života, jsou předmětem vědeckých debat dodnes.
Objevil Viking 1 něco jako důkaz existence živých organismů, nebo ne? Tuto otázku nedokážou dodnes zodpovědět ani nejmodernější pojízdné laboratoře — marsovské rovery Oportunity a Perseverance.
Hurá na Mars!
Rudý Mars nás pozemšťany lákal ze všech planet naší soustavy nejvíce. Proto jej automatické sondy bombardovaly od samého počátku kosmonautiky.
Mars nás prostě fascinuje — od pradávna. Tedy — od starého Egypta. Krásná paní Venuše, zvaná neméně poeticky Večernicí nebo Jitřenkou, se do středu pozornosti dostala o něco později. Mars, bůh války, svou rudou barvou přitahoval více a ve science fiction literatuře nás Marťani určitě navštěvovali častěji než Venušané.
Po Marsu toužili i průkopníci raketové techniky, snílci a raketoví konstruktéři 20. století. Mezi jinými i Wernher von Braun a Sergej Pavlovič Koroljev.
Jakmile měl Koroljev k dispozici svou raketu R7, pokusil se vyslat k rudé planetě sondy zvané Marsnik 1 a Marsnik 2 (Mars 1960A a B). A to už 10. a 14. října 1960. Bohužel, nosné rakety, respektive jejich urychlovací stupně se sondami, explodovaly ještě před dosažením parkovací oběžné dráhy. Tehdy šlo o poměrně primitivní sondy první, leč už unifikované řady MV (Марс—Венера), kde v hermetizovaném pouzdře (sovětské kosmické aparáty mívaly, na rozdíl od amerických, přístroje uložené vždy v hermetických schránkách, protože jinak by součástky nepřežily kosmické vakuum) připadlo na vědecké aparatury pouhých 10 kg z celkové hmotnosti 650 kg. Ovšem jejich starty zůstaly utajeny.
Až přišel 1. listopad 1962, kdy z Bajkonuru odstartovala sonda Mars 1. To byla velká událost, a i ve světě se Sovětům dostalo značného uznání — ani ne tak za samotný fakt letu první meziplanetární sondy k Marsu, ale za to, že dokázali tento start připravit nehledě na raketovou krizi kolem „Ostrova svobody“ — Kuby.
Bohužel, Mars 1 o hmotnosti 893 kg začal mít brzy problémy. Kolem Marsu pak sonda prolétla mlčky ve vzdálenosti 193 000 km.
Přes veškerou snahu sovětských konstruktérů měly i další marsovské sondy proklatou smůlu. Nosné rakety včetně později nasazeného Protonu často selhávaly (např. v r. 1969 hned 2×). Další sovětské „Marsy“ — Mars 2 a 3 se po řadě pokusů skrytých pod názvy „Kosmos“ či „Zond“ ke stejnojmenné planetě dostaly až v r. 1971, dávno po smrti Sergeje Koroljeva (leden 1966). Staly se jejími družicemi a spustily na její povrch přistávací přístrojová pouzdra obsahující i primitivní malá vozítka Prop-M. Bohužel, přistání se příliš nevydařila a pouzdro té „šťastnější“ sondy — Marsu 3 — vysílalo jen 14 s.
V roce 1973 sovětský nápor na rudou planetu vrcholil. V Moskvě se totiž nevzdávali nadějí na pilotovaný let k Marsu, a proto Sověti vyslali k planetě celou flotilu velmi dobře vybavených kosmických sond Mars 4—7. Dvě z nich pouze prolétly, byť se měly, podobně jako Mars 5, stát družicí, nebo jako Mars 6 přistát na povrchu planety. Ale i se šestkou Země před přistáním ztratila spojení. Sovětská elektronika prostě odolávala několikaměsíčnímu pobytu v kosmu jen výjimečně. Po tomto fiasku se zdálo, že Sovětský svaz svůj zápas o Mars vzdal. Jeho sondám prostě tato planeta vzdorovala a vzdoruje dodnes.
Mezi tím se ale Američanům při výzkumu Marsu naopak poměrně dařilo. Jako první dorazila k Marsu v létě r. 1965 meziplanetární, 260kg sonda Mariner 4. Ta se na svou pouť vydala krátce po sesterské sondě Mariner 3 v listopadu 1964, která ale selhala — ve vesmíru se jí neotevřel kryt slunečních baterií, a nemohla si tedy dobíjet energii. Mariner 4, tedy vlastně záložní exemplář, se tak stala prvním umělým tělesem, které kolem Marsu proletělo (9,5 tisíce km od povrchu) a poslalo domů jeho první snímky. Bylo jich 22, ale vzbudily senzaci. Povrch Marsu se ukázal prašný, pokrytý krátery sopek, avšak postrádal kanály, o kterých se dlouho věřilo, že jsou dílem Marťanů.
NASA nepospíchala — další Marinery odstartovaly k Marsu až v únoru a březnu r. 1969. Kolem planety prolétly v červenci (Mariner 6) a v srpnu (Mariner 7) téhož roku a na Zemi vyslaly 75 a 126 fotosnímků s rozlišením 300 m.
Prvními umělými družicemi Marsu se tak staly až sondy Mariner 9 (14. listopadu 1971) a v prosinci sovětské Mars 2 a 3 (viz i nezdařená přistání vědeckých pouzder). Na druhé straně se ale poprvé podařilo získat řadu zajímavých vědeckých údajů a bohatou paletu fotografií, z nichž některé zamotávají hlavy vědeckým pracovníkům snad dodnes.
Éra Vikingů
Pak přišel zlomový rok 1976. Dne 20. července, po měsíci snímkování vybraných oblastí pro přistání (původní se ukázala nevhodná) se přistávací modul Vikingu 1 oddělil od orbiteru a perfektně přistál v oblasti Chryse Planitia (22.48° N, 49.97° W). Dopravník Vikingu 2 přistál v oblasti Utopia Planitia (47.97° N, 225.74° W) 3. září 1976. Hlavním úkolem biologických laboratoří obou přistávacích modulů bylo zjistit, zda na Marsu existuje či existoval život. Bioexperimenty byly na Vikingu 1 prováděny až do 30. května 1977.
Dopravník však pokračoval v předávání dalších dat až do 13. listopadu 1983, kdy přestal vysílat. Díky němu jsme mj. získali přehled o sezónních změnách a ročních obdobích na Marsu.
Obdobné úkoly plnil i přistávací modul Vikingu 2. Na rozdíl od „jedničky“ zde pracovaly všechny přístroje, včetně seizmometru, zato ale po několika dnech přestala vysílat své údaje meteorologická stanice. Výsledky z biologických experimentů byly obdobné jako u první sondy: přítomnost života nebyla potvrzena. Biologická laboratoř dvojky byla vypnuta 28. května 1977, ostatní přístroje však fungovaly až do 29. března 1980.
To jsou stručná, suchá data. Nicméně Vikingy znamenaly zlom v planetárním výzkumu a na dlouhá léta nám utvořily přesnější obraz o tom, jak to na Marsu vypadá. Experimenty, které měly potvrdit, nebo vyvrátit přítomnost živých organismů v odebraných vzorcích, však měly sice bouřlivý průběh, přesto se většina vědců, kteří je vyhodnocovali, domnívá, že šlo pouze o anorganické reakce. V půdě totiž nebyly nalezeny žádné organické sloučeniny. Experimenty byly několikrát opakovány, vždy však se stejným výsledkem. Ale otazníky zůstávají.
[Je však třeba dodat, že mezi jednotlivými přístroji na palubě byl co do jejich citlivosti obrovský, až fatální nepoměr: například GC-MS — plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem, který měl za úkol hledat samotné organické molekuly (stavební kameny života) — byl v biologickém přepočtu velmi necitlivý. Jeho citlivost byla udávána v jednotkách ppb (částice na miliardu), přičemž k detekci organické hmoty vyžadoval vzorek obsahující minimálně 106 až 109 bakteriálních buněk. A protože nenašel nic, NASA tehdy prohlásila Mars za sterilní. Naproti tomu metabolický přístroj LR (určený pro experiment s označenými živinami — labeled release) naopak sledoval uvolňování radioaktivního plynu z oživeného vzorku s extrémní citlivostí: dokázal reagovat na přítomnost pouhých 10 až 100 živých buněk ve vzorku. Tento experiment shodou okolností jako jediný vyšel pozitivně, připisování signálů LR životu na Marsu však bylo mezi vědci během mise kontroverzní a zůstalo jím po celá desetiletí. — pozn. red.]
Záhadou ovšem byla například i tzv. Sfinga čili „Dívčí tvář“ v oblasti Cydonia Mensae, nasnímaná z orbiteru Viking 1, či dodnes nerozluštěné příčiny změny barvy balvanu v průběhu ročních období před jednou z kamer Vikingu — jako by na kameni rostl jakýsi lišejník — zjara zelený, s podzimem rezavý…
Výsledky, jež rozdělily vědecký svět
Když se začalo s analýzou vzorků nabraných v místě přistání Vikingu l, byl problém na světě.
Dva ze tří experimentů dokazovaly, že na Marsu život není, třetí ovšem tvrdil opak!
Zatímco jeden z Vikingových přístrojů, tzv. GCMS, kombinující plynový chromatograf (GC) a hmotnostní spektrometr (MS) neposkytl žádná data, která by potvrdila přítomnost života byť v dávné minulosti, biologický přístroj LR (labeled release) naopak přinesl robustní signály. Interpretace dat jako důsledku biologické reakce, respektive chemické reaktivity regolitu se složkami experimentu, během mise však byla velmi náročná a ani laboratorní experimenty prováděné pomocí modulu testovacích standardů LR za účelem objasnění letových dat plně výsledky experimentů provedených na Marsu nevysvětlily. Většina vědců tak dospěla k závěru, že Viking předal výsledek „žádný život na Marsu“. Je ale stále možné, že mýlí.
Ben Clark byl členem vědeckého týmu Viking a přístroj, který navrhl, provedl vůbec první měření chemického složení marsovské půdy. Nyní je vedoucím vědeckým pracovníkem v Space Science Institute v Boulderu v Coloradu.
„Byly zde tři experimenty na detekci života. Každý využíval jiné techniky k ověření, zda mohou stimulovat biologickou aktivitu půdy přidáním různých vybraných živin,“ konstatoval pro Space.com Clark. „Dva byly obecně negativní ve svých nálezech, ale třetí experiment měl po přidání živiny očekávanou silnou odezvu.“
A kupříkladu astrobiolog a vynálezce Gilbert Levin zůstal přesvědčen, že jeho přístroj pro detekci mikroorganismů Labeled Release skutečně v půdě Marsu živé mikroorganismy zdetekoval. Tento názor si pevně udržel až do své smrti v červenci 2021 (zemřel ve věku 97 let).
Naproti tomu někteří vědci podle Clarka dodnes zpochybňují, že by ony výsledky experimentální detekce života byly skutečně pozitivní.
„Jiní vědci se domnívají, že nestačí jen otestovat volnou půdu, ale že život může být ve skutečnosti jen pár centimetrů pod povrchem v oblastech, kde je v zemi stále led,“ poznamenává dále Clark a dodává, že „nedávné objevy roverů, které nyní putují po Marsu, odhalily některé detekce organických molekul, a dokonce i takzvané ‚redukční skvrny‘, které někteří geologové interpretují jako důkaz aktivity biologických organismů“.
Také Steven Benner, astrobiochemik a ředitel Nadace pro aplikovanou molekulární evoluci v Alachua na Floridě, dlouhodobě tvrdí, že výsledky z Vikingu byly špatně pochopeny. Čerpá z vikingských záznamů, aby poukázal na to, jak vědecký proces v tomto ohledu dosud selhal. „Viking pravděpodobně našel autotrofní mikrobiální život na Marsu, přibližně 1 000 buněk na gram — zhruba to, co byste očekávali na základě analogů Země,“ tvrdí Benner.
„Na druhé straně jisté komunity budou bránit mylný ‚konsensus‘ dlouho poté, co přestane být obhajitelný. Neměli bychom být vázáni na půlstoletí chyb,“ zdůraznil.
Chybný výklad byl podle Bennera důvodem pro odmítnutí značného množství pozitivních dat o životě.
„Takže měli jsme se podle něj vrátit ke starému stavu, jako to udělal Gil Levin. Ale protože ‚konsensus‘ ve vědě je silný a Levin byl zdvořilý, komunita ho marginalizovala.“
Zavlekli jsme na Mars život?
Vše ale může být úplně jinak, domnívá se např. Barry DiGregorio, čestný výzkumný pracovník Buckinghamského centra pro astrobiologii ve Velké Británii. Je mimo jiné autorem knihy Mars: The Living Planet (Frog Books 1997).
„Celá mise Viking — orbitery a přistávací moduly — jsou jedněmi z nejdůležitějších datových souborů o planetě Mars,“ prohlašuje. „Data z vikingské biologie se dnes stala důležitějšími než během samotné mise. Proč? Protože Vikingy přivezly na Mars vůbec první sadu dochovaných biologických přístrojů, byla i tehdy věnována extrémní péče rozsáhlým protokolům tepelné sterilizace u přistávacích modulů,“ řekl DiGregorio pro Space.com.
Tyto protokoly podle něj zajistily, že Vikingy nenesou velké množství pozemních mikroorganismů, které by mohly kontaminovat a zmást skutečné výsledky vzorků půdy ve třech palubních přístrojích pro detekci života.
DiGregorio však také mává varovnou vlajkou: „Nedávný objev dosud nezjištěných extremofilních mikrobů v tzv. clean rooms — super čistých montážních místnostech kosmických sond — ukázal nutnost posunout protokoly planetární ochrany na novou úroveň! Bohužel, hledání existujícího života na Marsu je obtížnější tím, že jsme tam nevědomky za posledních 30 let posílali nejodolnější extremofilní mikroorganismy Země,“ řekl.
„Extremofilové“ jsou extrémně odolné mikroorganismy. Nalezeny byly například v sopečných průduších s teplotami sahajícími daleko nad bod varu. A v roce 2007 Evropská vesmírná agentura záměrně vypustila mikroorganismy na ruské biodružici Foton-M3 (14. září 2007) a vystavila je drsnému vakuu vesmíru. Životní formy i po 12 dnech přežily…
„Pokud bude život na Marsu skutečně spatřen, bude vyžadovat zvláštní úsilí, abychom se ujistili, že nedetekujeme pozemské extremofilní mikroby,“ varuje DiGregorio.
Oba přistávací moduly Viking přestaly fungovat před více než 40 lety. Ale podle DiGregoria by stále mohly pomoci při hledání života na Marsu i dnes. „Možná,“ řekl, „bude porovnání jakýchkoliv nových dat získaných současnými robotickými výzkumníky s archivovanými biologickými daty Viking Landeru pro správnou interpretaci zásadní.“
Otazníky zůstávají
Robotická laboratoř Perseverance NASA (červenec 2020), starší sourozenec robota Curiosity, jezdí po povrchu Marsu od února 2021. Rover velikosti automobilu už najel po povrchu Marsu více než 45,16 km. Tím překonal předchozí rekord ve vzdálenosti, který drželo vozítko Oportunity (od ledna 2004 do roku 2018). Pokud jde o hledání života, už rover Curiosity provedl první definitivní identifikaci organických látek na Marsu (oznámeno v prosinci 2014). Jde o molekuly složené z uhlíku a často zahrnují i další prvky, jako je vodík, kyslík, dusík, fosfor a síra. A vědci detekovali několik typů organických molekul právě v kráteru Gale, který od roku 2012 zkoumal Curiosity. Tvrdí ovšem, že i když jsou považovány za stavební kameny života, nemusí nutně existenci života potvrzovat, protože mohou být vytvořeny chemickými reakcemi.
Ovšem i Perseverance objevil v místě svého působení v kráteru Jezero rozmanitou sbírku organických molekul, a navíc nasbíral vrtané vzorky pro případný transport na Zemi (viz zrušený projekt Mars Sample Return).
„Organické molekuly jsou vzrušujícím vodítkem pro astrobiology, protože jsou často považovány za stavební kameny života,“ řekla pro Space.com Sunanda Sharmaová, planetární vědkyně z Kalifornského technologického institutu v Pasadeně.
I ona opatrně tvrdí, že mohou být vytvořeny procesy, které nesouvisejí se životem. Proto je zkoumání toho, jaké organické molekuly na rudé planetě existují a jak byly vytvořeny, klíčové pro pochopení, co může, ale nemusí být spojeno se životem na Marsu.
Nicméně nové poznatky posilují tvrzení, že rudá planeta kdysi život obsahovala.
Tak Perseverance objevil velký organický, komplexní uhlík v tzv. jílovcích v Bright Angel, skalnaté oblasti na severním a jižním okraji Neretva Vallis, což je starobylé říční údolí v oblasti Jezero. A nejenže Perseverance provedl stovky detekcí organického uhlíku v těchto horninách, ale výzkumníci také tvrdí, že jde o „jedinou detekci makromolekulárního uhlíku na přirozeném povrchu hornin na Marsu“.
Vědci se domnívají, že tento makromolekulární (tedy velký) komplexní uhlík by mohl obsahovat důkazy o tom, že starověký mikrobiální život kdysi existoval ve stejném sedimentárním materiálu. Tato měření dvou jílovců ukazují stovky organických detekcí, což z této detekce činí nejrobustnější organickou detekci v kráteru Jezero.
„Uhlík je hlavním stavebním kamenem života na Zemi a všechny živé organismy jsou složeny z komplexních organických makromolekul. Navíc tyto uhlíkem naplněné jílovce byly nalezeny na stejném místě jako předloňský objev potenciální biosignatury v sedimentární hornině na rudé planetě, což vědci považují za stále nejsilnější důkaz, že život mohl kdysi na raném Marsu existovat,“ řekl pro Space.com Kyle Uckert z Jet Propulsion Laboratory. Při tomto výzkumu rover Perseverance objevil kámen nyní nazývaný „Cheyava Falls“ s charakteristickými „leopardími skvrnami“.
Vědecké přístroje roveru zjistily, že sedimentární horniny formace jsou tvořeny jílem a jílovci, které jsou na Zemi vynikajícími zachránci minulého mikrobiálního života. Jsou také bohaté na organický uhlík, síru, oxidované železo (rez) a fosfor.
Objev byl obzvlášť překvapivý, protože zahrnuje některé z nejmladších sedimentárních hornin, které mise zkoumala. Dřívější hypotéza předpokládala, že známky starověkého života budou omezeny na starší horninové útvary. Tento nález naznačuje, že Mars mohl být obyvatelný hlouběji v historii planety, než se dříve předpokládalo, a že starší horniny mohou také skrývat známky života, které je jednoduše obtížnější odhalit.
To vyvolává otázku: žily starověké mikroby na Marsu skutečně v sedimentech této kdysi tekoucí řeky? Nepřežily náhodou někde, kde je zatím neumíme odhalit?
Padesát let od přistání sond Viking nám ani výzkumy nejdokonalejšími aparaturami současnosti nedokážou dát jasnou odpověď na otázku, kterou položil už Viking 1 — je nebo byl na Marsu život? A je otázkou, zda to zjistíme tehdy, až do rudého prachu planety otisknou své boty první astronauti.