Élet a marsi dűnéken? Szathmáry Eörs szathmary@colbud.hu Collegium Budapest szathmary@colbud.hu ELTE Budapest

Mi az asztrobiológia? Korábban exobiológia Ma az életfeltételek lehetséges határainak kutatását is magában foglalja, itt és másutt Fókuszban az extremofilek A sugárzásnak kitett biológiai anyag vizsgálata (baktériumok és emberek csillagközi utazása?)

De mi az élet, amit keresünk? A minimális élet valamilyen elvont képére van szükség Kiindulunk a mai baktériumokból El tudunk-e képzelni valami egyszerűbbet?

Egy fontos lépés: Gánti munkássága

Gánti chemoton modellje Anyagcsere Templát replikáció Membrán növekedés MINDHÁROM ALRENDSZER AUTOKATALITIKUS

Milyen reális rendszerek tölthetik be az egyes szerepeket? Ez az elméleti és kísérletes kémia problémája Ehhez a tudomány még nem elég fejlett Nem sokat tudunk a kémiáról a földitől eltérő körülmények között!

Kémiai rendszerek szuperrendszerré szervezése (1974) CHEMOTON: egy olyan kémiai szuperrendszer, amely egyben biológiai minimálrendszer

A szuperrendszerré válás lehetséges útjai anyagcsere A H határoló A Ö A H Ö öröklődés H Ö

A legfőbb nyílt kérdés Életképes-e a chemoton valamilyen katalízis nélkül? Elegendő kanalizációt biztosít-e a membrán? Lehetséges-e nem-enzimes replikáció? MÉG AKKOR IS, HA ENZIMEK NÉLKÜL A CHEMOTON NEM MEGVALÓSÍTHATÓ, AZ ÁLTALUK SZABÁLYOZOTT RENDSZER ABSZTRAKT MODELLJE MARAD

A legfőbb kérdés Ha van 1000 földszerű bolygó, akkor t idő alatt hányon fejlődik ki Az élet egyszerű formája Olyasmi, mint a genetikai kód A többsejtűség bonyolult formái Egy, a természetes nyelvet használó faj? NEM TUDJUK!!!

Lehetséges élőhelyek a Naprendszerben Mars (lehet, hogy ez „nem független kísérlet”) Europa (ez már inkább független) Nincsen meggyőző bizonyíték az élet létére ezeken az égitesteken A függetlenül kifejlődött élet információval szolgál az élet esetleges és szükségszerű sajátosságairól

A Jupiter Galilei-holdjai Io Europa Ganymedes Callisto

Az Europa lehetséges belső szerkezetei A mérések és számítások folyékony óceánt sejtetnek (100 km mély!) Mélytengeri hévforrások lehetősége Az energia a Jupiter-Io-Europa rendszerből jön

Az Europa felszíni jegének töredezettsége aktivitásra utal

Mars: egy halott bolygó(?) Nagyon száraz Nagyon hideg (mínusz 130 C) Erős UV sugárzás (190 nm fölött) Ritka légkör (6 mbar)

A múltban sok víz lehetett A víz a sugárzás hatására elbomlott és a hidrogén elszökött Van a talajban egy erős oxigén csapda Több, mint 3 milliárd évvel ezelőtt a feltételek az élet kialakulásához igen kedvezőek lehettek Van-e mai túlélő?

Egy ősi tó és kifolyása tó Loire völgye

A marsi vízözön mérete

Ciklikus és epizodikus változások?

A Viking szonda nem talált meggyőző bizonyítékot Az egyenlítői sivatagban könnyű leszállni, DE Nagyon nehéz ott az élet bármi nyomát feltalálni A talaj oxidáló DE néhány oxidált szerves vegyület elkerülhette az azonosítást

A múltbeli élet nyomai vitatottak Ez vajon biológiai eredetű?

Dark Dune Spots (DDSs): sötét dűnefoltok mint élőhelyek (2001)?

DDS helyek a déli féltekén (Mars Global Surveyor adataiból) MOC képek Sötét dűnék Malin Space Science Systems

A DDS-ek CSAK a dűnéken vannak…

…és belső szerkezetük van

Egy nem kielégítő magyarázat: a CO2 jég egyszerű szublimációja A foltoknak véletlenszerű helyeken kellene megjelenniük Az erős besugárzásnak kitett helyeken Az albedo csökken, ahogy a jég vékonyodik Pozitív visszacsatolás: gyorsabb szublimáció

Az egyszerű fagyás-szublimáció NEM működik, mert… A foltok képződése alulról indul meg!

Az egyszerű fagyás-szublimáció NEM működik, mert… A foltok nem a kitett helyeken jelennek meg!

Az egyszerű fagyás-szublimáció NEM működik, mert… Éves visszatérés (>75%) ugyanazon helyeken!

Az egyszerű fagyás-szublimáció NEM működik, mert… A lejtőkön a DDS-ekből lefolyások indulnak Mindig lefelé Elnyúlt foltokból A gravitáció hat a folyamatra!

A folyások vízfolyások lehetnek A száraz bolygó jóval nedvesebb, mint gondolták Nagyon sok víz van: Mindkét hósapkában A sarki régió felső rétegében (permafrost) Egyéb lefolyásokban

Mars Odyssey HEND mérések High Energy Neutron Detector A magas energiájú neutronok csökkent szintje Sok hidrogén a felszíni régióban A vízben gazdag réteg legalább több deciméter vastag

Fagyott víz a sarki területeken

Fiatal vízmosások olvadó hóból A kráterek alkóvjában megmaradó hó éves olvadásából származnak  Észak

Clow (1987) olvadási modellje Az olvadás a hó és a jég alatt következik be A paraméterek széles tartományában lehetséges A hóban pornak kell lennie

A HEND mérések és a DDS helyek!

A DDS-ek különböznek a vízmosásoktól, mert Évente visszatérnek A felettük lévő hó/jég takaró évente újra képződik Kráter alkóvok és lejtők nem kellenek hozzájuk De a dűneanyagra szükség van! A DDS-ekből induló víz is a jég alatt folyik Lassú olvadás és nem gázáramlás: NINCSEN robbanásos forma A sósság ismeretlen, de nagyon fontos lehet

A sósság hatása az olvadó vízre

Rétegezett takaró a dűnéken (2002) Vízjég, klatrát és CO2 jég ebben a sorrendben rakódik le A fagy először a dűnéken jelenik meg és utoljára róluk tűnik el A teljes takaró 0.2-1 m vastag (laser altimeter)

A sötét foltokból a nyárra szürke foltok maradnak vissza

A biológiai hipotézis Fotoszintetikus organizmusok éves feléledése A jég kiválóan véd a hidegtől, a szárazságtól és a sugárzástól Az organizmusoknak a jég átolvadása előtt élettelen állapotba kell kerülniük (‘adaptív spórásodás’)

Részleges analógiák keresése a Földön (extremofilek) Az antarktiszi Száraz Völgyek Hideg és száraz Magas UV szint Kevés ózon

Bakteriális élet a jégben E baktériumok állandóan a jégben vannak!

Fotoszintetikus mikroorganizmusok Egy gazdag konzorcium központjában

A Földön is vannak jó hidegtűrők Az Antarktiszon –70 °C-ig lemegy a hőmérséklet A spóráknak mindegy, hogy milyen hideg van Zuzmó fotoszintézis a hó alatt –20 °C-on is lehetséges, amikor a felszíni hőmérséklet még jóval ezalatt van Nem kell folyékony víz, csak megfelelő vízpotenciál A kékalgák rehidrációja villámgyors Sok kékalga sókedvelő!

Összefoglalás A DDS-ek lehetséges élőhelyek a mai Marson Lehetséges, hogy valóságos élőhelyek A földi analógiák bíztatóak Fotoszintetikus pigmentek azonosítása perdöntő lehet (felbontás, tartomány!) Leszálló egységek menjenek érdekes helyekre !