Fragmenty Marsa prawdopodobnie szybko do nas nie przylecą
Właśnie w tej chwili powierzchnię Marsa bada jeden z najbardziej zaawansowanych robotów planetarnych, jakie kiedykolwiek zbudowano. Wspierany przez setki naukowców na Ziemi, łazik Perseverance przebył odległość prawie równą długości maratonu, próbując znaleźć odpowiedzi na niektóre z najważniejszych pytań związanych z naszym planetarnym sąsiadem. Jak wyglądał ten glob przed wiekami? Czy kiedykolwiek nadawał się do stworzenia życia? Czy to życie na nim istniało?
Naukowcy ogłosili we wrześniu, że zbadana przez łazik Perseverance skała o nazwie Cheyava Falls jest pokryta minerałami bogatymi w żelazo, które mogą pomóc odpowiedzieć na powyższe pytania. Na Ziemi obecność takich minerałów zazwyczaj oznacza, że żyły tam mikroorganizmy wykorzystujące żelazo w reakcjach chemicznych niezbędnych do ich metabolizmu. Czy tak samo było na Marsie? Kawałek skały Cheyava Falls jest obecnie przechowywany w magazynie łazika. Odpowiedzi może dostarczyć nam analiza przeprowadzona z użyciem rozbudowanego sprzętu laboratoryjnego – jeśli uda się skałę przetransportować na Ziemię.
Ale podróż Cheyava Falls na naszą planetę może się nie powieść. Łazik Perseverance stanowi pierwszą fazę wieloetapowej misji mającej na celu sprowadzenie fragmentów Marsa na Ziemię, znanej jako Mars Sample Return (MSR), a jej kolejny krok stoi pod znakiem zapytania. Administracja Trumpa zasugerowała odwołanie etapu powrotu. W chwili oddawania tego artykułu do druku los misji zależy od Kongresu Stanów Zjednoczonych.
Sytuacja ta zasmuciła naukowców, którzy od dawna chcieli zbadać marsjańskie skały. „Pracowaliśmy nad tym przez wiele dziesięcioleci” – mówi Vicky Hamilton, geolożka planetarna z oddziału Southwest Research Institute w Kolorado. Teraz, gdy łazik Perseverance zebrał już cenne próbki, naukowcy stanęli przed perspektywą pozostawienia ich na Marsie, gdzie będą niszczeć. „Trudno się z tym pogodzić”.
Nawet jeśli misja nie zostanie odwołana, to kwestią otwartą pozostaje sposób jej zakończenia. W 2024 roku NASA ogłosiła, że rezygnuje z pierwotnego, problematycznego planu MSR – uznanego za zbyt kosztowny i opóźniony w stosunku do harmonogramu – i poszuka tańszych rozwiązań komercyjnych. Agencja rozważa obecnie wiele opcji, ale nie podjęła jeszcze decyzji, którą z nich wybrać, jeśli w ogóle którąś.
Stawką są potencjalnie niezwykle istotne informacje na temat Marsa. Wiemy, że około 3–4 mld lat temu planeta była ciepła i wilgotna, a na jej powierzchni znajdowały się jeziora i morza. Nie wiemy jednak, czy kiedykolwiek istniało tam życie. Czy możemy to ustalić?
W lutym 2021 roku łazik Perseverance po emocjonującym lądowaniu osiadł na powierzchni Marsa. Po przebiciu się przez atmosferę marsjańską i opadnięciu na powierzchnię z użyciem spadochronu, napędzana silnikiem rakietowym, przypominająca kraba platforma Sky Crane opuściła na linach łazik. Urządzenie to znalazło się w kraterze Jezero – zagłębieniu o średnicy 45 km. Kiedyś płynęła tam rzeka, a pozostawiona przez nią wyschnięta delta jest widoczna z kosmosu.
Jeśli kiedykolwiek coś żyło na Marsie, Jezero to dobre miejsce, aby szukać jego śladów. Niemal niemożliwe jest jednak przeprowadzenie badań na Marsie, które byłyby w stanie znaleźć życie, bez pomocy laboratoriów na Ziemi. Dlatego naukowcy od lat 60. lobbują za sprowadzeniem fragmentów Marsa na Ziemię.
MSR jest zwieńczeniem tych wysiłków. W 2000 roku Scott Hubbard, pierwszy dyrektor programu marsjańskiego NASA – nazywany czasem „carem Marsa” – otrzymał zadanie naprawy podupadłego programu, który w latach 90. doświadczył wielu niepowodzeń, w tym utraty dwóch orbiterów i lądownika. „Sprowadziłem ówczesny program do samych podstaw, niemal do czystej kartki papieru” – mówi Hubbard. Jego głównym priorytetem było ustalenie, czy kiedykolwiek istniało życie na Marsie i czy może istnieć tam dzisiaj.
Zainteresowanie życiem na Marsie wzrosło po słynnym oświadczeniu prezydenta Billa Clintona, w którym w 1996 roku na trawniku przed Białym Domem ogłosił, że w meteorycie marsjańskim znalezionym na Antarktydzie wykryto ślady życia. Twierdzenie to zostało później obalone, ale wywołało wystarczająco duże poruszenie, aby poszukiwanie życia na Marsie znalazło się na szczycie listy priorytetów NASA.
NASA opracowała plan. Łaziki i orbitery miały zbadać planetę w celu zidentyfikowania odpowiednich miejsc do poszukiwania śladów życia. Następnie miał się tam udać łazik i pobrać próbki, które w trzecim etapie zostałyby przetransportowane na Ziemię. W 2012 roku NASA ogłosiła misję Mars 2020, w ramach której wysłano łazik (nazwany później Perseverance) w celu zebrania próbek. Do 2030 roku kolejna misja miała zgromadzić te próbki i sprowadzić je na Ziemię, a jej szacowany koszt miał wynieść nieco poniżej 6 mld dolarów. Perseverance wystartował z Cape Canaveral na Florydzie w lipcu 2020 roku. Naukowcy mieli nadzieję, że wkrótce potem rozpocznie się misja odzyskiwania próbek.
We wrześniu 2021 roku łazik Perseverance zebrał swoją pierwszą próbkę. Był to rodzaj skały wulkanicznej zwanej bazaltem, prawdopodobnie powstałej w wyniku erupcji wulkanu w kraterze Jezero już po jego utworzeniu (krater ten powstał około 3,8 mld lat temu). Gdyby kamień ten można było zbadać i datować na Ziemi, pomogłoby to naukowcom określić najwcześniejszy moment, w którym woda mogła wpłynąć do Jezero.
Od tego czasu łazik pokonał odległość 30 km, powoli sunąc w kierunku krawędzi Jezero i przemierzając deltę nieistniejącej już rzeki. Wyposażony w wysięgnik do pobierania próbek i wiertarkę, Perseverance ma na swoim wyposażeniu 43 probówki wielkości cygara, w których może przechowywać próbki wybrane przez naukowców obserwujących każdy jego ruch.
Od grudnia 2022 roku do stycznia 2023 roku łazik zostawił 10 takich probówek w miejscu zwanym Three Forks – stanowią one zapas awaryjny na wypadek późniejszej awarii pojazdu. Jednakże najcenniejsze próbki, zebrane w górze koryta rzeki, czyli w miejscach, w których perspektywy życia wydają się najbardziej obiecujące, pozostają na pokładzie Perseverance. Należy do nich okaz z Cheyava Falls, pobrany w marcu 2024 roku w regionie zwanym Bright Angel. „Prawdopodobnie wszyscy najbardziej ekscytują się próbkami z Bright Angel – mówi Briony Horgan, planetolożka z Purdue University, która wchodzi w skład zespołu naukowego Perseverance. – Zawierają one potencjalne biosygnatury”. Skała z Cheyava Falls „to pierwsza próbka, która z pewnością zawiera materię organiczną”, mówi Kenneth Farley, członek projektu Perseverance z California Institute of Technology. Plamy i cętki na skale „mogą być związane z dawnym życiem na Marsie”, twierdzi Farley. „Jest to najciekawsza próbka w całej naszej kolekcji”.
Naukowców fascynuje, co mogliby zrobić z tymi skałami na Ziemi. „Szukalibyśmy właściwości, które trudno wyjaśnić za pomocą jakichkolwiek mechanizmów abiotycznych [niebiologicznych]” – mówi Tanja Bosak, geobiolożka z Massachusetts Institute of Technology, należąca do zespołu naukowego Perseverance zajmującego się badaniem próbek. Innymi słowy, próbki te mogłyby być naszym pierwszym konkretnym dowodem na istnienie życia na innej planecie. Dla przykładu, badacze sprawdziliby, czy nie ma śluzowatej substancji pozostawionej przez rozkładające się mikroorganizmy lub czy nie występuje nierównowaga między dwoma kluczowymi izotopami węgla, 12C i 13C. „Jeśli [na Ziemi] zbadamy kawałek drewna, jakąś obumarłą materią roślinną, stwierdzimy dużą ilość węgla 12C” – mówi Bosak. Innymi dowodami na istnienie życia mogą być mikroskamieniałości, czyli fizyczne obiekty w samych skałach, będące skamieniałymi pozostałościami pradawnych stworzeń. „Powinniśmy znaleźć pewne związki organiczne lub minerały, o których wiemy, że dobrze zachowują kształty mikroorganizmów” – wyjaśnia.
Trudno przecenić znaczenie takiego odkrycia. Byłby to pierwszy dowód na istnienie życia na innej planecie, potwierdzenie tego, że Ziemia nie jest jedynym miejscem we Wszechświecie, w którym powstało życie. Wiedzielibyśmy, że gdy są odpowiednie składniki i panują odpowiednie warunki, życie może powstać wszędzie. Jednakże celem misji sprowadzenia skał z Marsa nie jest wyłącznie poszukiwanie życia. Projekt ten mógłby wyjaśnić, dlaczego planeta nie ma obecnie pola magnetycznego i bardzo rzadką atmosferę – dwie cechy, które prawdopodobnie są ze sobą powiązane. Większość atmosfery Marsa mogła miliardy lat temu zostać zniszczona przez Słońce, kiedy jądro planety przestało generować ochronne pole magnetyczne, prawdopodobnie wskutek ochłodzenia planety i ustania tektoniki płyt.
Próbki zebrane przez łazik Perseverance mogą nam powiedzieć, kiedy to wszystko się wydarzyło i dlaczego. W różnych epokach elektrony w gruncie marsjańskim powinny być zorientowane zgodnie z liniami pola magnetycznego planety, „stanowiąc skamieniałości pola”, wyjaśnia Benjamin Weiss, planetolog z MIT i członek zespołu naukowego MSR badającego próbki. Skanowanie rentgenowskie próbek pobranych na Ziemi pozwoliło wykryć te orientacje. Można by je porównać z danymi zebranymi na powierzchni Marsa, w tym ze śladami pozostawionymi przez Perseverance podczas zbierania skał. Takie pomiary pozwoliłyby ustalić chronologię aktywności w jądrze planety i być może rozwiązać zagadkę, dlaczego dzisiejszy Mars jest w porównaniu z Ziemią taką zapadłą dziurą. Wiedza ta mogłaby pomóc w poszukiwaniu nadających się do zamieszkania światów poza naszym Układem Słonecznym. Jeśli weźmie się pod uwagę to, co naukowcy wiedzą o kraterze Jezero, nie ma wątpliwości, że w przeszłości życie powinno móc tam przetrwać. Jeśli nie znajdziemy na to dowodów, czy mogłoby to oznaczać, że życie niekoniecznie musi powstać, nawet jeżeli ma do tego odpowiednie warunki? Jedynym sposobem, aby się o tym przekonać, jest dokończenie rozpoczętej przez NASA misji.
Perseverance pobrał próbkę z Cheyava Falls trzy miesiące po tym, jak jego przyszłość stanęła pod znakiem zapytania. W kwietniu 2024 roku Bill Nelson, były senator ze stanu Floryda, będący wówczas administratorem NASA, ogłosił, że odroczy część programu MSR, która miała dostarczyć próbki na Ziemię. Powołał się na niezależną opinię, w której ostrzegano, że program może ostatecznie kosztować 11 mld dolarów – około 5 mld więcej niż planowano – i zakończyć się dopiero w 2040 roku, czyli o 10 lat później w stosunku do pierwotnego harmonogramu. Nelson uznał, że program wymyka się spod kontroli. „Jest to niezwykle skomplikowany plan, a w dodatku staje się coraz droższy” – wyjaśniał. Ostatecznie zdecydował, że „z niego rezygnujemy i zaczynamy od nowa”. Jak mówi Farley, decyzja ta była „rozczarowująca i zaskakująca” dla naukowców pracujących nad misją. Mieli oni „poczucie, że wszyscy w jakiś sposób zawiedli NASA”.
Jednakże obawy dotyczące misji pojawiały się również gdzie indziej. Niektórzy naukowcy uważali, że projekt pobrania próbek odwraca uwagę od innych misji planetarnych i odbiera im fundusze. „Jestem znany z krytycznego podejścia do projektu Mars Sample Return – mówi Paul Byrne, planetolog z Washington University w St. Louis. – Istniała obawa, że jeśli projekt będzie kontynuowany w dotychczasowym kształcie, pochłonie wszystkie fundusze przeznaczone na inne misje”. Mimo to chce, aby został on zrealizowany – ale za rozsądniejszą kwotę. Środowisko planetologów niemal jednomyślnie uznaje tę misję za priorytetową. „Od dziesięcioleci ludzie przywołują ten projekt jako coś, co należy zrobić – mówi Byrne. – Nie wiem, czy środowisko mogłoby wyrazić się jeszcze dobitniej”.
Sprowadzenie próbek na Ziemię będzie wymagało wykonania kilku bezprecedensowych ruchów. Ludzie nigdy wcześniej nie próbowali wystrzelić statku kosmicznego z Czerwonej Planety. Pierwotny plan zakładał wysłanie lądownika z małym łazikiem zbudowanym przez Europejską Agencję Kosmiczną, który miał odebrać próbki zebrane przez Perseverance i załadować je do rakiety. Rakieta ta miałaby następnie zostać wyniesiona na orbitę wokół Marsa, na której inny europejski statek kosmiczny miałby się z nią połączyć i odebrać próbki. Jednakże w 2022 roku NASA odrzuciła ten pomysł, ponieważ stwierdzono, że taki łazik jest zbyt ciężki, aby zapewnić bezpieczne lądowanie.
Z tego powodu Nelson poprosił o inne rozwiązania. NASA zwróciła się z prośbą do firm komercyjnych i innych oddziałów agencji, a do końca 2024 roku wpłynęło około tuzina propozycji. Firmy SpaceX Elona Muska i Blue Origin Jeffa Bezosa złożyły swoje oferty; szczegóły nie są znane, a żadna z firm nie odpowiedziała na prośbę o komentarz. Projekt SpaceX zakłada wykorzystanie ogromnej rakiety Starship, będącej nadal w fazie rozwoju. Amerykańska firma Rocket Lab również złożyła propozycję. Dyrektor generalny Rocket Lab, Peter Beck, twierdzi, że gdyby firma wkrótce otrzymała zielone światło, mogłaby zrealizować misję za 4 mld dolarów, a próbki zostałyby przywiezione w 2031 roku. Jest to rozwiązanie tańsze i szybsze, niż wielu naukowców z NASA sobie wyobrażało. „Musimy się za to zabrać – mówi Beck. – Wybierzmy właściwą ścieżkę i ruszajmy”.
Ponieważ propozycje te pojawiły się pod koniec kadencji administracji Bidena, Nelson, który ustąpił ze stanowiska administratora NASA w styczniu 2025 roku, postanowił, aby decyzję podjęła administracja Trumpa w połowie 2026 roku. Opóźnienie oznacza, że NASA może nie być pierwszą agencją kosmiczną, która sprowadzi skały z Marsa na Ziemię – jeśli w ogóle do tego dojdzie. Chiny zamierzają w 2028 roku wysłać na Marsa misję Tianwen-3, która ma w 2031 roku sprowadzić próbki na Ziemię. Będzie to jednak znacznie prostsze przedsięwzięcie, gdyż próbki będą pobierane tylko w jednej lokalizacji.
W maju 2025 roku administracja Trumpa opublikowała projekt budżetu NASA na rok 2026. Plan zakładał szeroko zakrojone cięcia, likwidację istniejących misji kosmicznych, zawieszenie wielu programów klimatycznych oraz zakończenie programu Mars Sample Return, który administracja określiła jako „niestabilny finansowo”. Zamiast tego należy zacząć przygotowania do misji załogowej na Marsa. Obecnie los projektu leży w rękach Kongresu, który musi zdecydować, czy zastosować się do zaleceń Trumpa, czy też uratować zagrożoną misję.
W międzyczasie łazik Perseverance nadal przemierza Marsa. Jego plutonowe źródło zasilania wystarczy jeszcze na 10 lat, co wyznacza ostateczny termin przekazania próbek stacjonarnemu lądownikowi MSR. „Jeśli konstruowanie statku kosmicznego nie rozpocznie się w ciągu najbliższych dwóch lat, nie sądzę, aby udało się to zrealizować – mówi Farley. – Stworzenie misji zajmuje od czterech do pięciu lat. Wkrótce dowiemy się, jakie będą jej dalsze losy”.
Probówki z próbkami umieszczone wewnątrz łazika mogą przetrwać nawet pół wieku. Jeśli misja MSR zostanie anulowana lub przełożona, Perseverance może je gdzieś zostawić w nadziei, że jakaś przyszła wyprawa – być może nawet ekspedycja z udziałem ludzi – je odbierze. A może zdecyduje się je zabrać jakieś inne państwo, na przykład Chiny. „Czemu nie? – zastanawia się Jim Green, były naukowiec z NASA i dyrektor Wydziału Nauk Planetarnych agencji w latach 2006–2018. – Na probówkach nie ma napisu »Własność Stanów Zjednoczonych«”.
Na razie Perseverance nadal gromadzi próbki, które być może nigdy nie zostaną sprowadzone na Ziemię. Obecnie znajduje się poza kraterem Jezero i zmierza do regionu, który według naukowców może zawierać jedne z najstarszych minerałów, jakie dotychczas napotkał, pochodzące sprzed ponad 4 mld lat, czyli z początków istnienia Układu Słonecznego. Ma jeszcze około tuzina probówek, które czekają, aby je wypełnić.