Rozhovor: Život na Marsu jsme možná už objevili, říká Martin Ferus (respekt.cz)

Respekt, odkaz na článek zde

S Martinem Ferusem o novém objevu možné existence organismů na planetě u cizí hvězdy, o půlstoletí starých údajích z amerických sond Viking - a o tom, kdy se dozvíme, jak to s mimozemským životem opravdu je.

Martin Ferus vítá novinářskou návštěvu v chemické laboratoři, která jako by vypadla z nějakého Verneova románu. Jsou tu například přístroje umožňující „střílet“ laserem do kousků meteoritů, a zkoumat tak procesy doprovázející dopady těchto těles na povrch planet. Další aparatury umožňují studovat nestabilní látky v mezihvězdném prostoru. Jednou z otázek, na kterou se tu vědci snaží odpovědět, je, jaké chemikálie mohou vznikat na povrchu vzdálených planet po dopadu asteroidů a jak se mohou jejich stopy projevit například ve vesmírném dalekohledu Jamese Webba. Ten se nedávno postaral o celosvětový rozruch, když britští vědci oznámili, že pomocí něj s velkou pravděpodobností poprvé skutečně nalezli mimozemský život. Podle Martina Feruse, který se zabývá podobným výzkumem, je to však složitější a důkaz zatím zdaleka není jednoznačný.

Máte rád sci-fi?

Velmi, například Star Trek. Krásný vědecko-fantastický film je Kontakt. Líbí se mi Vetřelec, zvláště noví Vetřelci. Je za nimi i kus filozofie. Doporučil bych třeba Promethea (prequel k původnímu snímku Vetřelec natočený v roce 2012, pozn. aut.). Je to úžasný a strašně zajímavý příběh, který otevírá různé otázky, třeba jestli minulost Země ovlivnili mimozemšťané.

A ovlivnili?

Nějaký vliv tu mohl být, proč ne. Dokud mi to někdo nevyvrátí, můžu si myslet leccos. Vědci rádi říkají: To není možné, to neexistuje. A já namítám: Proč? Není důkaz pro, ale ani proti. Ovšem není na vědě, aby vyvracela neprokazatelné hypotézy.

Vidíte aspoň nějaký náznak?

Z vědeckého hlediska ne, ale některé věci se nedají jednoduše objasnit. Létající objekty, které natočila americká armáda, pozorovali je vojenští piloti… Co to tedy je? Těch pozorování je spousta. Třeba se všechna do posledního případu dají vysvětlit, ale neřekl bych, že to někdy někdo udělal. Vědecké důkazy, že nejde o mimozemšťany, nejsou – a jak je vůbec získat? Musel byste být na palubě letadla, mít spektrometr a změřit jím spektrum pozorovaného objektu. Pak byste mohl říct: je to atmosférický jev, plazma, kulový blesk a podobně.

Myslíte, že je inteligentní život v kosmu vzácný?

Nevíme, chybí důkazy. Osobně si myslím, že tam inteligentní mimozemšťané někde budou. Slavná Drakeova rovnice se snaží vyčíslit, kolik je ve stejné době v naší galaxii civilizací schopných komunikace; záleží ovšem na tom, co do ní dosadíte. Může vám vyjít, že jsme v Mléčné dráze sami, nebo že existují desítky, stovky, tisíce obydlených planet. Je v tom spousta nejistoty: určitá civilizace například může dosáhnout schopnosti komunikovat na rádiových vlnách, ale třeba za sto nebo dvě stě let to pro ně už bude přežitá technologie, kterou vystřídá například takzvaná kvantová teleportace informace. Na rádiových vlnách je pak už neuslyšíme. Pravděpodobnost, že se vyskytnou ve vzájemném dosahu a ve stejnou dobu dvě civilizace schopné spolu komunikovat třeba právě rádiem, je zřejmě velice nízká.

V pozemské lednici i vzdáleném kosmu

V dubnu vědci z Univerzity Cambridge oznámili, že s pravděpodobností 99,7 procenta nalezli biochemické stopy jednoduchého života na planetě K2-18b obíhající kolem hvězdy vzdálené 124 světelných let od Země. Má to podle nich být zatím nejsilnější důkaz o existenci živých organismů v kosmu. Je to okamžik, na který lidstvo čeká už desítky, ne-li stovky let? Důkaz, že pozemský život není ojedinělý?

Jednoznačně ne, detekce chemikálie na vzdálené exoplanetě, tedy planetě obíhající kolem jiné hvězdy než Slunce, ještě nemusí znamenat, že tam existuje život. Navíc je otázka, jestli je to skutečně planeta pokrytá oceánem, jak autoři výzkumu tvrdí, nebo má jiné složení. Může se jednat o takzvaný mini-Neptun, malou planetu podobnou Neptunu, která je však ve srovnání se Zemí obřím tělesem s mohutnou plynnou atmosférou. Je to zatíženo velkou mírou nejistoty.

Z jakých dat astrofyzici z Cambridge vycházejí?

Uvádějí, že pomocí kosmického teleskopu Jamese Webba v atmosféře planety detekovali metan a nyní také dimethylsulfid. Teleskop je schopen, byť s poměrně nízkým rozlišením, poskytnout takzvaná tranzitní spektra vzdálených světů: mateřská hvězda prosvěcuje atmosféru planety, která ji obíhá, a my měříme spektrum záření hvězdy. V něm chemikálie přítomné v ovzduší planety zanechávají určité otisky. Jako bychom rozložili světlo skleněným hranolem, který vám promítne duhu – a v ní hledáme tmavé pásy, „otisky“ určitých molekul. Ale neodehrává se to ve viditelném světle; Webbův teleskop pracuje na infračervených vlnových délkách.

Co je dimethylsulfid a jaký typ života jej může produkovat?

Je to produkt metabolismu bakterií a fytoplanktonu. Za teploty dvacet stupňů Celsia a běžného tlaku je dimethylsulfid velmi těkavá kapalina. Mám ji mimochodem tady v ledničce (vstává a vyndává z lednice lahvičku o velikosti většího jogurtu, pozn. aut.). Nejde o jedovatou látku. Pozemský život ji produkuje také a v malých koncentracích ji lze najít i v atmosféře Země. Je ztotožňována s vůní moře.

Takže kdyby někdo pozoroval Zemi ze vzdáleného vesmíru, zaznamenal by přítomnost dimethylsulfidu (DMS) a dalších chemikálií, například dimethyldisulfidu (DMDS), které nedávno objevili vědci z Cambridge?

Myslím, že ne. Koncentrace je příliš nízká. Mimochodem, ani v atmosféře planety K2-18b není dimethylsulfid jednoznačně potvrzen. Jak se dalo předpokládat, již se objevují články, které ukazují, že spektra pořízená Webbovým teleskopem neobsahují dost informací na to, aby bylo možné poznat, zda na vzdálené planetě dimethylsulfid je, nebo není.

Autoři výzkumu původně oznámili, že v atmosféře zmíněné exoplanety jsou koncentrace těchto látek mnohotisíckrát vyšší než na Zemi. Svědčí to podle nich o přítomnosti planktonu, který doslova bují v tamním oceánu.

Je to možnost. Ale upozorňuji, že důkaz nelze považovat za jednoznačný, ani kdyby se dimethylsulfid při dalších měřeních opravdu prokázal. Dokud nebudou na stole všechny informace včetně toho, jestli je to skutečně oceánem pokrytá planeta, tedy tzv. hyceánský, vodní svět, a dokud nebudeme přesně znát složení tamní atmosféry, nelze nic tvrdit s jistotou.

Máme vůbec šanci téměř 125 světelných let vzdálenou planetu takhle zevrubně popsat?

Myslím, že ano. Snad i pomocí stávajícího teleskopu Jamese Webba, a pokud ne, chystají se další přístroje. Třeba dalekohled pro zkoumání obyvatelných světů HabEx nebo obrovský kosmický teleskop LUVOIR, který má být násobně větší než James Webb. Což je ovšem mise, která má startovat tak za dvacet let. V horizontu několika budoucích desetiletí bychom se tedy mohli dozvědět, jestli na této nebo dalších exoplanetách je život.

Dovedete si představit jiný než biologický proces, který by dimethylsulfid produkoval?

Dovedu si představit dopad komety do atmosféry té planety nebo chemické reakce v atmosféře bohaté na vodík, metan a plyny obsahující síru. Myslím, že z výzkumu vzniku dimethylsulfidu nebiologickými procesy bude nyní hit.

Má jít o planetu, která je dvaapůlkrát větší než Země. Proč si myslíte, že nemusí nutně být pokryta oceánem?

Na tak velké planetě nemusí existovat ostrý přechod mezi kapalnou vodou v oceánu a ovzduším, jak jej známe na Zemi. Již dříve byly publikovány práce, které považují tuto planetu spíše za zmíněný mini-Neptun. Může tam být tak velký tlak, že když se postupně dostáváme do hustších a hustších vrstev atmosféry, začíná voda kondenzovat, ale není to ostrá hranice.

I pak by tam ale mohl být život, ne?

To je otázka. Nemáme přesnou představu, jak život v kosmu vlastně vzniká. Strašně málo víme o tom, jak vesmír funguje, jestli jsme v něm sami, nebo jestli se hemží životem. Můj zcela osobní názor je, že vesmír se životem moc nehemží. Aspoň ne ve smyslu různých forem života, které by se vyskytovaly úplně všude a za téměř jakýchkoli podmínek. Myslím, že úzké hrdlo láhve by mohl být sám vznik života a jeho stabilní chemická forma. Zastávám konzervativní názor, že stejně jako na Zemi se život kdekoli ve vesmíru vyskytuje pouze na bázi uhlíku, a že dokonce možná stojí na biochemii podobné té pozemské. Každopádně celý příběh kolem dimethylsulfidu na exoplanetě K2-18b, popularita, které se tomuhle zatím nejistému výsledku dostalo, ukazuje, jak strašně toužíme alespoň primitivní život najít a jak strašně nás to zajímá. A to je skvělé, protože lidi zajímá věda.

Co chutná bakteriím na Marsu

Je tedy i jednoduchý život v kosmu vzácný?

Nevím, může to tak být. Vezměte si, kde bychom jej mohli najít ve sluneční soustavě: možná na Venuši ve vyšších vrstvách atmosféry. Na Marsu snad pod zemí. A pak jsou tu ledové světy, třeba Jupiterův měsíc Europa nebo Enceladus, měsíc Saturnu. A teď si vezměte, že jedna teorie o vzniku života říká, že vznikl na dně oceánu, zatímco podle jiné život potřebuje pevný povrch, vulkanismus, případně impaktní krátery. To je představa, kterou razí náš tým. Zkoumáme prebiotickou chemii, tedy chemii předcházející vzniku živých organismů. A tam, kam dopadají meteority, je velmi zajímavá. Potřebujete pro ni ovšem povrch, souš, ultrafialové záření, potřebujete, aby se ta místa vysoušela a znovu zaplavovala, aby došlo k polymeracím – řetězení jednoduchých molekul do těch složitějších. A teď mi řekněte, jestli je něco z toho na Europě. Pokud život skutečně potřebuje souš, na Europě nebo na Enceladu, které jsou celé pokryty ledem, v žádném případě nebude. A to i přesto, že je tam pod ledem kapalná voda a v gejzírech tryskajících z povrchu se našly stopy organických látek.

Kde byste život ve sluneční soustavě hledal vy?

Upínal bych se k Marsu. V mém konzervativnějším přístupu život vzniká v podmínkách podobných těm, které byly tady na Zemi. Na Marsu byl kdysi jak oceán, na jehož dně docházelo podobně jako na Zemi k vývěrům horké vody, tak i hustá atmosféra, souš a bohatství různých minerálů. V Galeově kráteru na Marsu, který vznikl po dopadu meteoritu, se našly stopy hydrotermální aktivity a také organické látky. Důkaz, že jde o pozůstatek živých organismů, to není, ale náznak ano – střípek určité skládačky.

Kráter Gale už 13 let zkoumá rover Curiosity, další kráter Jezero zkoumá už čtyři roky rover Perseverance. Proč jsme ještě nenašli jasnější důkaz?

Detekce organických látek je omezena analytickými možnostmi přístrojů, které rovery nesou. Někteří kolegové, třeba Petr Brož (geolog zkoumající vulkanismus na různých kosmických tělesech) se diví, proč NASA neposílá do kosmu přístroje schopné život najít.

Jaké by to byly?

Takové, jaké nesly americké sondy Viking, které přistály na Marsu v sedmdesátých letech: nakapete živný roztok na vzorek odebraný z povrchu a sledujete, co se stane. Viking přitom nebyl žádný rover, měl jenom lopatičku a vzorky sbíral ze svého bezprostředního okolí. V tom živném roztoku byla glukóza, aminokyseliny, a předpokládalo se, že jestli jsou na Marsu nějaké bakterie, tak jim to zachutná a vyprodukují z toho produkty svého metabolismu, třeba CO2. V některých vzorcích se tyhle produkty najít podařilo, v jiných ne, a vědci se dodnes přou o to, jestli to byl pozitivní, nebo negativní výsledek. Nejprve se domnívali, že jde o důkaz přítomnosti organismů, pak převládla skepse. Asi před deseti lety byl ale publikován článek přinášející novou analýzu dat a autoři říkají, že to velmi pravděpodobně důkaz života je.

Proč tam tedy NASA ty „správné“ přístroje nepošle?

Kosmický výzkum je hodně limitovaný tím, co je možné do vesmíru vyslat. Jako vědec si můžete vymyslet náročnou aparaturu, ale kosmický inženýr vám povolí třeba jen deset procent hmotnosti nebo elektřiny, kterou to smí spotřebovat, takže ze svých plánů hodně slevíte. Kromě toho by hrozila nejistota, co jsme vlastně objevili. V meteoritu z Marsu nalezeném v roce 1984 v Allanových horách v Antarktidě jsou maličké struktury, které vypadají jako fosilní sinice, jen menší než sinice tady na Zemi. Někteří vědci říkají, že je to moc malé a nežilo by to.

A co si myslíte vy?

Díval jsem se na rozměry těch mikrostruktur a ony se shodují s hraničními rozměry nejmenších pozemských bakterií. Je kolem toho spousta dohadů a každý říká něco jiného, ale něco, co vypadá jako zkamenělá bakterie z Marsu, už máme v meteoritech. A teď si představte, že by sonda na Marsu metodou, jakou používaly Vikingy, nějaký mikroskopický život prokázala, stálo by to obrovské peníze, a potom by to někdo rozbil. Řekl by: Není to jednoznačné, já tomu nevěřím. Naopak detekce organických látek z Galeova kráteru, o které jsem mluvil, znamenala přelom, byla publikována v nejlepších časopisech a je to jeden z nepřímých důkazů, že tam život mohl být, nebo že tam přinejmenším probíhaly procesy prebiotické syntézy.

Není pravděpodobnější, že život byl na Marsu před třemi miliardami let, ale dnes už na jeho nehostinném povrchu – vystaveném silné radiaci a obklopeném jen řídkou atmosférou – dávno neexistuje?

Je samozřejmě možné, že vymřel. Hledat fosilie je velmi těžké. Ovšem až se podaří dopravit vzorky z Marsu do pozemských laboratoří, možná se budou dít věci; případný důkaz by pak byl jednoznačný. Vzorky hornin shromážděné roverem Perseverance – jsou v takových patronách, pouzdrech ponechaných na povrchu – by měl v rámci mise Mars Sample Return sesbírat evropský rover Rosalind Franklin. Pak by se vydaly k Zemi. Tahle mise je ale zatím ve stadiu konceptů. Další možnost je, že organismy přežívají pod povrchem Marsu. Ve vrtech hluboko do nitra Země se našly bakterie. Dovedou žít i třeba v kamenech nebo v ledu.

Sám se podílíte na vývoji přístrojů pro sondu, která má letět k Venuši…

Sonda EnVision bude orbiter, umělá družice Venuše. Pomocí radaru dohlédne až kilometr pod povrch a bude mapovat geologické struktury. Zkoumáním spektra záření přicházejícího z povrchu bude studovat minerály – nám se atmosféra Venuše zdá oblačná, ale ve skutečnosti je v úzkých spektrálních pásech průhledná. Spektrometr VenSpec-H, na jehož vývoji se podílíme my, pak bude zkoumat určité chemické látky v atmosféře, například izotopy vodíku – deuterium a takzvaný lehký vodík. Umožní nám to s větší spolehlivostí zjistit, jestli byl na Venuši kdysi oceán tak jako na Zemi.

Dnes na povrchu Venuše teplota přesahuje 400 stupňů Celsia, hustá atmosféra vytváří obrovský tlak. Je to nehostinný svět bez kapalné vody. Tušíme, kdy a jak dlouho tam oceán mohl být?

Různé modely dávají různé informace, od „nikdy tam nebyl“ až po „mohl tam být ještě před miliardou let“. Venuše je blíž Slunci, vždy to byla tropická planeta, ale v raných fázích mohla být chladnější než dnes, s kapalnou vodou a možná i organismy. Víme, že na rané Zemi vládla teplota až osmdesát stupňů Celsia, a přesto už život existoval.

Proč je důležité Venuši zkoumat?

Je to patrně mrtvý svět, který ale při pohledu ze vzdáleného kosmu vypadá stejně jako Země. Mimozemšťané, kteří by Venuši zkoumali spektroskopicky, podobně jako my studujeme exoplanety, by v jejím spektru viděli hlavně CO2, který převažuje i ve spektru Země. Odlišit planetu podobnou Zemi od nehostinného světa podobného Venuši je docela oříšek. Musíme se proto o Venuši dozvědět co nejvíc. A pak je tu ještě jeden důvod: Země možná kdysi vypadala jako dnes Venuše, pak ovšem zkondenzovala voda, změnily se podmínky, vznikly oceány. Ale až časem vzroste zářivý výkon Slunce, oceány se vypaří a Země se opět stane Venuší. Venuše nám tedy ukazuje, jakou cestou se může vydat vývoj planet ve vesmíru a jaká budoucnost čeká Zemi.

Martin Ferus

Český fyzikální chemik, věnuje se astrochemii, chemii planet a chemii vzniku života. Je vedoucím Oddělení spektroskopie Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Za výzkum účinků dopadu asteroidu a s ním související syntézy základních biomolekul obdržel několik cen včetně Ceny Učené společnosti ČR. Podílí se na přípravě satelitu ARIEL pro výzkum exoplanet a sondy EnVision pro výzkum Venuše, která by měla odstartovat začátkem třicátých let. Přednáší na Univerzitě Karlově a ČVUT.

Autor: Milan Bureš