Życie na Marsie mogło okazać się swoim najgorszym wrogiem

Chociaż wiemy, że młody Mars był wilgotniejszy, cieplejszy i bardziej nadający się do zamieszkania niż dzisiejszy wysuszony na mrozie pustynny glob, badacze nie znaleźli jeszcze bezpośredniego dowodu na to, że życie kiedykolwiek uświetniło jego powierzchnię. Nowa praca wskazuje jednak, że jeśli takie życie istniało, mogło mieć udział w doprowadzeniu planety do obecnego stanu. Wyniki badań wskazują na pewne regiony Marsa – w tym krater Jezero, po którym obecnie porusza się łazik Perseverance – jako najbardziej prawdopodobne miejsce występowania życia w przeszłości.

Naukowcy za pomocą komputerowych modeli klimatu i terenu odtworzyli Marsa takim, jakim był 4 mld lat temu, i doszli do wniosku, że mikroorganizmy produkujące metan mogły kiedyś rozwijać się zaledwie parę centymetrów pod dużą częścią powierzchni Czerwonej Planety. Będąc chronione przez warstwę osadów, zużywały wodór i dwutlenek węgla z atmosfery. Jednakże ta zasypana biosfera w końcu przeniosła się w głąb planety z powodu niskich temperatur, do których powstania sama się przyczyniła, i być może obumarła. Wyniki badań, opublikowane w czasopiśmie „Nature Astronomy”, świadczą, że pochłanianie wodoru, dwutlenku węgla i metanu (wszystkie z nich to gazy cieplarniane) mogło wywołać globalne ochłodzenie, które pokryło większość powierzchni Marsa niegościnnym lodem.

„Zasadniczo chcemy uwypuklić fakt, że życie, kiedy pojawi się na planecie, w odpowiednich warunkach może okazać się samodestrukcyjne – mówi główny autor badania Boris Sauterey, postdoktorant na Sorbonne Université. – I właśnie tendencja do autodestrukcji może ograniczać we Wszechświecie możliwość występowania życia na szeroką skalę”.

W 1965 roku nieżyjący już chemik i ekolog James Lovelock – wówczas pracownik naukowy NASA Jet Propulsion Laboratory – dowodził, że pewne związki chemiczne w atmosferze działają jak biosygnatury wskazujące na obecność życia na innym globie. Dla przykładu, na Ziemi współistnienie metanu (wytwarzanego przez bakterie produkujące metan, zwane metanogenami) z tlenem (produkowanym przez organizmy fotosyntetyzujące) stanowi silną biosygnaturę: w zwykłych warunkach gazy te usuwają się wzajemnie, tak więc obecność obu wskazuje na stałe uzupełnianie zasobów, które najłatwiej wytłumaczyć przez istnienie źródeł biologicznych. Praca Lovelocka stanowi podstawę dzisiejszych naukowych poszukiwań obcego życia. Informuje również o hipotezie Gai, którą w latach 70. skodyfikował wraz z biolożką Lynn Margulis. Zgodnie z tą hipotezą, nazwaną na cześć bóstwa „Matki Ziemi” z mitologii greckiej, życie podlega procesowi samoregulacji: ziemskie organizmy kolektywnie oddziałują na swoje otoczenie w sposób, który utrzymuje możliwość przeżycia w środowisku. Przykładowo, wyższa temperatura globalna wywołana przez nadmiar atmosferycznego dwutlenku węgla pobudza również wzrost roślin, które z kolei pochłaniają więcej gazu cieplarnianego z powietrza, co ostatecznie przywraca planecie niższą temperaturę.

W 2009 roku Peter Ward, paleontolog z University of Washington, przedstawił mniej optymistyczny pogląd. Argumentował, że w skali planetarnej życie jest bardziej autodestrukcyjne niż samoregulujące i w końcu samo się unicestwia. Ponieważ jego koncepcja była przeciwieństwem Gai, nazwał swoją hipotezę imieniem innej postaci z mitologii greckiej: Medei, matki, która zabiła własne dzieci. Na poparcie „hipotezy Medei” Ward przytoczył kilka dawnych masowych wymierań na Ziemi, które pokazują, że życie ma z natury autodestrukcyjny charakter. Dla przykładu, podczas wielkiej katastrofy tlenowej, która miała miejsce ponad 2 mld lat temu, fotosyntetyzujące sinice wpompowały ogromne ilości gazu do ziemskiej atmosfery, wówczas pozbawionej tlenu. Wyeliminowało to dominujące wcześniej formy życia: metanogeny i inne organizmy beztlenowe, dla których tlen był toksyczny. „Jeśli spojrzymy wstecz na historię Ziemi, to zobaczymy okresy, w których życie było swoim najgorszym wrogiem – mówi Ward, który nie brał udziału w nowym badaniu. – Myślę, że coś takiego mogło zdarzyć się na Marsie”.

Jednakże na Ziemi napływ tlenu okazał się również kluczowy dla biologicznego zróżnicowania i ostatecznego pojawienia się wielokomórkowych przodków w naszej biosferze – co pokazuje, że określenie, czy sytuacja jest gaiańska, czy medejska, może być kwestią perspektywy. Dopóki jednak nie znajdziemy życia na innych światach, pozostaje nam badać tę kwestię poprzez teoretyczne studia, jak to uczynił Sauterey.

Kaveh Pahlevan, naukowiec z SETI Institute, który nie był zaangażowany w badania, mówi, że praca „rozszerza sposób, w jaki myślimy o efektach wpływu biosfery na możliwości rozwoju życia”, ale zauważa również, iż przeanalizowano w niej efekty tylko jednego typu metabolizmu. Badanie nie uchwyciłoby komplikacji wywołanych przez zjawiska podobne do wielkiej katastrofy tlenowej, w której występowały sprzeczne wpływy metanogenów i cyjanobakterii. Sauterey przyznaje się do tego ograniczenia. „Można sobie wyobrazić, że bardziej złożona, bardziej zróżnicowana [marsjańska] biosfera nie miałaby tak negatywnego wpływu na rozwój życia na planecie, jaki miałyby tylko metanogeny” – mówi. Wyniki badania uwypuklają fakt, że złożony ekosystem, taki jak ten na młodej Ziemi, może być niezbędny do odzyskania równowagi po katastrofalnych zmianach środowiskowych.

Poza potencjalnym losem życia, w pracy przedstawiono metodę jego poszukiwań. Chociaż naukowcy nie przebadali możliwości istnienia metanogenów czających się dzisiaj głęboko pod powierzchnią Marsa, to wskazali na miejsca, których nie pokrywał lód przez dużą część historii planety. W takich miejscach drobnoustroje mogły się kiedyś rozwijać blisko powierzchni. Jednym z nich jest krater Jezero, obecny cel poszukiwań biosygnatur przez łazik Perseverance. Możliwe jednak, że kopalne dowody na istnienie wczesnych metanogenów znajdują się zbyt głęboko pod osadami, aby łazik mógł do nich dotrzeć.

W pracy wskazano również dwa jeszcze bardziej obiecujące miejsca: marsjańskie obszary Hellas Planitia i Isidis Planitia. Geobiolożka z California Institute of Technology, Victoria Orphan, która nie brała udziału w badaniach, twierdzi, że cele te wpisują się w szersze, rosnące zainteresowanie badaniami prowadzonymi pod powierzchnią Marsa w celu poszukiwania oznak życia. Orphan uważa, że praca Sautereya jest „punktem odniesienia, który pomoże stymulować debaty i głębszą analizę dotyczącą przyszłych misji”.

Sauterey ostrożnie podkreśla, że nowa praca to hipoteza – a to, że części skorupy Marsa były kiedyś przyjazne dla życia, nie oznacza, że na planecie kiedykolwiek kwitło życie. Niezależnie od tego, czy pradawne metanogeny egzystowały kiedyś na Marsie, wyniki badań ilustrują, jak życie samo w sobie może stworzyć warunki do własnego rozkwitu – lub zaniku – na każdym z kosmicznych światów. Nawet jednokomórkowe organizmy mają moc przekształcenia planety nadającej się do życia w nieprzyjazne miejsce. I, jak dodaje Sauterey, „dysponując technicznymi środkami, takimi jak dzisiaj dostępne, ludzie mogą to zrobić jeszcze szybciej”.