Nowy wiek eksploracji: Terenówka z Marsa

Ja należę do 500-osobowej ekipy podróżników, która – nie ruszając się z Kalifornii – zwiedza Marsa za pomocą najbardziej wyrafinowanego robota, jaki kiedykolwiek został wysłany poza Ziemię. W czasie gdy to piszę, Curiosity drąży otwór w skale Krateru Gale’a. Wydawałoby się, że takie zadanie wymaga raczej brutalnej siły niż wielkiego wyrafinowania. Ale pozory mylą. Trzeba było 10 lat prac konstrukcyjnych na Ziemi i półrocznych przygotowań na Marsie, żeby się do tej skały dobrać. Wywiercenie głębokiego na 5 cm otworu i pobranie próbki wielkości tabletki zajmie jeszcze kilka tygodni.
Jestem geologiem i często prowadzę badania terenowe na Ziemi. Zwykle wyruszam na jakieś odludzie ze szczupłą garstką ludzi. Kiedy chcę mieć próbkę skały, wyciągam z plecaka młotek i odłupuję kawałek. Potem w laboratorium analiza zajmuje nam parę dni. Na Marsie jednak wszystko to wchodzi na inny poziom.
Trzeba zacząć od tego, że konieczny jest zespół wybitnie zdolnych inżynierów konstruktorów tylko po to, żeby wymyślili, jak zastosować młotek czy wiertło. Ci konstruktorzy ćwiczyli latami, posługując się bliźniaczym robotem; przetestowali dziesiątki tysięcy linii kodu źródłowego programu komputerowego sterującego manipulatorem z dwumetrowym ramieniem, i upewnili się, że może on wykonać precyzyjnie setki różnych ruchów, koniecznych, by ustawić 30-kilogramowe wiertło w wyznaczonym miejscu, nie większym od ziarnka grochu. Przewierciliśmy tysiące różnych prawdziwych skał, a potem sporządziliśmy skały sztuczne i w nich wierciliśmy również, bo obawialiśmy się, że skały marsjańskie mogą się znacznie różnić od naszych. Wiedzieliśmy na pewno, że znacznie będzie się różnić od naszej pogoda. Dobowe skoki temperatury sięgające 100OC spowodują, że cały łazik (w tym manipulator i wiertło), będzie się kurczył i rozszerzał. Trzeba było zatem wymyślić, jak uchronić mechanizmy od zacięć. Martwiliśmy się też, czy pył powstający podczas wiercenia nie pozatyka rurek, sit i filtrów naszego laboratorium pokładowego. Trzeba było dopracować mnóstwo szczegółów.
Jakiegoż to cennego proszku szukamy na Marsie, niczym dawni kupcy na Wyspach Korzennych? Curiosity tropi dowody na to, że na Czerwonej Planecie mogło niegdyś istnieć życie – czyli ślady warunków, w których utrzymałyby się mikroorganizmy. No i cząsteczek związków organicznych mogących być produktami tychże. Życia jako takiego nie poszukujemy – to wymagałoby aparatury jeszcze bardziej skomplikowanej niż ta, którą rozporządza Curiosity. Zadaniem łazika jest dostarczenie wskazówek, gdzie następne wyprawy powinny zacząć życie tropić.
Curiosity sfotografował panoramę Krateru Gale’a kamerą osadzoną na wysokości wzroku człowieka. Szare plamy po bokach to grunt osmalony przez silniki rakietowe latającego dźwigu, który opuścił łazik na Marsa. W oddali widać wysoką na ponad 5000 m górę Aeolis Mons. (Fot. NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems (MSSS))
Środowisko, w którym mogłoby utrzymać się życie, musi zawierać trzy składniki: wodę, źródło energii i cegiełki budulcowe życia, np. węgiel. Poprzednie wyprawy ustaliły, że Mars był kiedyś mokry. Sondy orbitalne wykonały zdjęcia, na których widać dawne koryta rzeczne; łaziki znalazły minerały zawierające w swych strukturach związaną wodę. Curiosity sprawdza, czy są dwa pozostałe niezbędne do życia składniki. Ponieważ powierzchnia Marsa dziś do życia zupełnie się nie nadaje, polujemy na stare skały, w których zachowały się ślady warunków panujących na Marsie dawno temu, gdy przypominał Ziemię bardziej niż teraz. Spodziewamy się, że takie skały znajdziemy w warstwach osadowych wzniesienia Aeolis Mons, znajdującego się pośrodku Krateru Gale’a. Ale na podobne skały natrafiliśmy bliżej miejsca lądowania, więc tam wiercimy najpierw.
Chcąc znaleźć wartościowy materiał do badań, musimy dowiercić się do warstwy, w której przechowało się odbicie dawnego środowiska. Na podstawie badań dawnych warunków na Ziemi wiem, że odkrycie takich śladów jest bardzo trudne, a szczególnie trudno jest natrafić na związki organiczne mogące być wytworem pradawnych organizmów żywych. Nawet na Ziemi, choć wiemy, że życie mikrobiologiczne kwitło na niej bujnie już miliardy lat temu, jego ślady z tamtych epok znajdujemy na zaledwie paru stanowiskach.
Paradoks polega na tym, że woda, składnik do życia niezbędny, niszczy cząsteczki organiczne zawierające węgiel. Właśnie w takich miejscach, gdzie należałoby szukać życia, czyli tam, gdzie woda przepływała przez piasek czy muł, osadzając minerały, ta sama woda często zaciera organiczne ślady życia – choć zdarzają się wyjątki. Na Ziemi wiem, gdzie takich wyjątków szukać. Tutaj nasze szanse są dużo mniejsze, ale liczymy na to, że Curiosity znajdzie na Marsie związki organiczne. Wprawdzie mogą one powstawać także poza procesami życiowymi, więc nawet jeśli je znajdziemy, nie będzie to dowód na to, że na Czerwonej Planecie istniało kiedyś życie. Dostaniemy jednak wskazówkę, gdzie należy szukać dokładniej.
Już pierwsze wiercenie dowiodło, że Mars kiedyś nadawał się do życia. Skała zwana mułowcem, poprzecinana żyłami minerałów utworzonych w wodzie, wyglądała tak, jak skały znajdowane u nas na obszarach kopalnianych. Analiza wykazała, że woda nie była zanadto kwaśna, nadawałaby się do picia. Zawierała związki siarkowe (które dla niektórych ziemskich organizmów stanowią źródło energii) i węgiel. Nadal nie mamy podstaw twierdzić, że ten zbiornik wodny, w którym jakieś 3 mld lat temu utworzyła się nasza skała, był zasiedlony przez organizmy żywe. Ale mógł być.
Nie potrzebowaliśmy chromatografu gazowego, by podejrzewać, że Krater Gale’a kryje wiele obiecujących znalezisk. W ciągu pierwszego miesiąca po lądowaniu zorientowaliśmy się, że Curiosity znalazł się na dnie łożyska dawnego cieku. Kamienie wyglądały dokładnie tak jak te, którymi w dzieciństwie puszczałem kaczki na strumieniu płynącym w pobliżu mojego domu.
Po pobraniu pierwszych próbek marsjańskiej gleby Curiosity, pojazd za 2,5 mld dolarów, pozuje do autoportretu. Portret zmontowany jest z 63 oddzielnych zdjęć i pokazuje łazika w całości, a także odciski w glebie jego łyżki do próbek i kół; nie widać tylko dwumetrowej długości manipulatora, bo on właśnie trzyma kamerę. (Fot. NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems (MSSS))
Obrazy odległych miejsc od dawna inspirowały publiczność. Zdjęcia wykonane podczas wyprawy Ferdinanda Haydena do Yellowstone stały się jednym z argumentów za utworzeniem pierwszego parku narodowego Ameryki w 1872 r. Fotografie Williama H. Jacksona potwierdzały szerokim rzeszom, że cuda Dzikiego Zachodu, uważane dotąd za twory legendarne – góra Grand Teton, gejzer Old Faithful czy bulgoczące gorącym błotem zbiorniki – istnieją naprawdę.
Podobnie jest z marsjańskimi zdjęciami wykonywanymi przez Curiosity – są inspirujące, a zarazem znajome. Jak na obcą planetę – wrażenie jest dziwne, przejmujące. W chwili gdy to Państwo przeczytają, będziemy już pewnie 8 km dalej w stronę góry będącej celem naszej wędrówki. Jako podróżnik po Marsie wyraźnie czuję, co miał na myśli Stevenson: to nie jest obcy ląd. To piękne miejsce na przejażdżkę.
Obrazy dzięki uprzejmości NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems
Warto wiedzieć:

• „Nie ma obcych lądów; to tylko podróżnik jest obcy” —Robert Louis Stevenson. Stevenson był Szkotem i poczynił tę uwagę w 1880 r., gdy zwiedzał Kalifornię ze świeżo poślubioną żoną.
• To miejsce wyglądało zupełnie inaczej niż wszystkie inne, które odwiedzaliśmy podczas poprzednich lotów na Marsa. Obrazy przypominały nam dom.

Marsjańskie łaziki
Curiosity to najnowszy i największy łazik wysłany na Marsa przez NASA. Sojourner z 1997 r. był najmniejszy i najprostszy, ale to on dowiódł, że jazda po Marsie jest możliwa. Kolejne – Spirit i Opportunity – dokonały analizy skał i potwierdziły dane z sond orbitalnych, że na Marsie występowała niegdyś w dużych ilościach woda (Opportunity, po ośmiu latach działania i 35 przejechanych kilometrach, wciąż pracuje). Curiosity może wykonywać odwierty w skałach i pobierać próbki pyłu do analiz chemicznych w pokładowym laboratorium. Poszukuje nie tylko wody, lecz także śladów dawnych warunków środowiskowych, w których mogły żyć mikroorganizmy.
Mapka obrazująca gdzie i kiedy lądowały marsjańskie łaziki. (Fot. NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems (MSSS))