Čuchám, čuchám organiku!

Aj Curiosity má profilovku na facebooku. A nerobí "duck face"!

Americké vozítko Curiosity, které už dva a půl roku brázdí povrch Rudé planety se v minulých hodinách opět dostalo na první místa novinových titulků. Není se co divit. Její nejnovější objev se totiž týká tématu, které dráždí představivost lidí na celém světě. V odebraném vzorku se totiž podařilo objevit stopy organických látek a v atmosféře byl navíc detekován metan. Náš dnešní článek se pokusí celý objev shrnout a také si povíme, co nové informace znamenají při hledání odpovědi na otázku, zda na Marsu někdy mohl být život.

Tisková konference uspořádaná v úterý 16. prosince prezentovala světu objev, který členové JPL, která zodpovídá za provoz Curiosity, ale i členové vědeckých týmů ověřovaly dlouhé týdny – chtěli mít naprostou jistotu, že do pléna nevypustí neověřené informace, které by se později ve světle nových důkazů jen stěží uváděly na pravou míru. Pojďme se teď vrátit v čase. Je sol s pořadovým číslem 290 od přistání a na Zemi bychom při pohledu na kalendář viděli začátek července 2013. Vozítko Curiosity se nachází v oblasti pojmenované Yellowknife bay a chystá se v kameni Cumberland provést svůj celkově třetí vrt.

Otvor vyvrtaný v kameni Cumberland osvětlený LED diodami vyfocený kamerou MAHLI

Otvor vyvrtaný v kameni Cumberland osvětlený LED diodami vyfocený kamerou MAHLI
Zdroj: http://kakadu48.sweb.cz/

Odebraný materiál prachové konzistence pak projde přes násypku až do útrob roveru, kde se vzorky dostanou i do palubní laboratoře SAM – nejdokonalejšího analytického přístroje, který jsme kdy dokázali dostat do vesmíru. SAM se v podstatě svými schopnostmi vyrovná dobře vybavené pozemské laboratoři, jen zabírá mnohem méně místa. Podrobný popis tohoto mimořádného přístroje najdete na konci našeho dnešního článku, ale pojďme zpět k objevu.

Analýza, která dorazila na Zemi, ukázala nezvyklé hodnoty. Šlo konkrétně o zvýšené koncentrace organických molekul. Abychom byli konkrétní, šlo o dichloralkany, tedy o uhlovodíky, které mají mezi atomy uhlíku pouze jednoduché vazby a dva atomy vodíku jsou v jejich molekule nahrazeny dvěma atomy chloru. Konkrétně šlo o dichloretan, dichlorpropan a dichlorbutan. Kromě toho se ve vzorcích nacházel i chlormetan, dichlormetan, trichlormetan a částečně i tetrachlormetan. Pozornost si zaslouží i jeden zástupce třídy arenů, chlorbenzen. Všechny tyto sloučeniny patří mezi uhlovodíky, tudíž se označují jako organické sloučeniny.

Ukázka sloučenin detekovaných laboratoří SAM

Ukázka sloučenin detekovaných laboratoří SAM
Zdroj: http://www.spaceflight101.com/

Tento výraz by ale mohl být pro někoho zavádějící. To, že se nějaká látka označuje jako organická totiž nevypovídá nic o jejím původu. I organické látky totiž mohou mít anorganický původ. V čem je ale aktuální objev tak zajímavý? Jedná se o první případ, kdy jsme dokázali na Marsu objevit organické sloučeniny. Jde o mimořádnou událost, která přidává do skládačky poznání další významný střípek. Na Marsu kdysi byly podmínky, které by umožňovaly vznik života – to už díky Curiosity víme. Ale díky aktuálnímu objevu jsme zjistili, že se zde nacházely látky, které mohly posloužit jako základní stavební kameny. Fantastické je i to, že Curiosity opět prokázala své schopnosti. Když letěla na Mars, čekalo se, že odpoví na některé otázky, které nás ohledně Rudé planety trápí a že přinese nové otázky, které nás předtím nenapadly. Obojí zatím rover plní dokonale.

Porovnání koncentrací chlorbenzenu v různých vzorcích

Porovnání koncentrací chlorbenzenu v různých vzorcích
Zdroj: http://www.jpl.nasa.gov/

Upřímně řečeno nejsou halogenderiváty uhlovodíků pro život zrovna příjemné – na Zemi je povětšinou používáme jako třeba organická rozpouštědla, nebo čistící prostředky. Na živé organismy působí toxicky – chlormetan napadá centrální nervový systém, dichloetan ničí ledviny a má karcinogenní účinky. Ale k reakcím s chlorem mohlo dojít až v sekundární vlně. Nyní, když jsme naměřili nové, dosud neznámé hodnoty, je na čase položit si nové otázky. Třeba ty, které se týkají původu těchto objevených látek. Ve hře ale nejsou pouze organické cesty. Sloučeniny mohly být na Mars dopraveny při dopadech asteroidů, nebo komet. Zapomínat nesmíme ani na možnost, že vznikly přímo v horninách.

Jak si ale můžeme být jisti, že naměřené hodnoty jsou opravdu původní, tedy že se nejedná o kontaminaci ze Země? K tomu slouží pět keramických cihliček z oxidu křemičitého, které obsahují drobné množství syntetických organických látek s obsahem fluoru, které se nenachází na Zemi, ani se neočekávají na Marsu. Tyto kalibrační vzorky projdou stejným broušením, nasypáním a zpracováním jako klasické vzorky nasbírané na Marsu. Pokud se v tomto kontrolním odběru potvrdí organické látky jiné, než tyto obsahující fluor, dá se očekávat, že ke kontaminaci opravdu došlo. Pokud přístroje odhalí pouze tyto předem připravené chemikálie, bude to znamenat, že k žádné kontaminaci pozemskými látkami nedošlo. Tento zkušební test je možné během celého fungování roveru provést 5x – pokaždé se využije jedna cihlička.

Molekula metanu - čtyři atomy vodíku kolem centrálního uhlíkového atomu.

Molekula metanu – čtyři atomy vodíku kolem centrálního uhlíkového atomu.
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Trochu ve stínu objevených chlorderivátů uhlovodíků zůstala informace o tom, že Curiosity detekovala výrazný vzestup koncentrací metanu. O přítomnosti tohoto plynu v atmosféře Marsu jsme věděli už dlouho. Jednak z pozorování pozemskými teleskopy, tak i díky sondám, které krouží okolo Rudé planety. Curiosity ale na tento nejjednodušší uhlovodík dlouho nemohla narazit. Vědci proto začali rozvíjet teorii, že přítomnost tohoto plynu je omezená v čase a možná i prostoru.

Metan má totiž zajímavou vlastnost – vlivem záření (které není na Marsu ničím tlumeno) se totiž poměrně rychle rozkládá. Je tedy potřeba jej pravidelně doplňovat, protože jinak jeho koncentrace klesá. Zatímco během solů 79, 81, 106, 292, 313 a 684 byly koncentrace velmi nízké a pohybovaly se pod jednou (cca. 0,7) molekulou metanu na miliardu ostatních, během šedesátidenního období okolo solu 526 se koncentrace zvýšila desetinásobně. Přístroje naměřily koncentraci 7,2 molekuly metanu na miliardu ostatních (s odchylkou +/- 2.1 molekuly). Podle odborníků je pravděpodobnost správného měření 95%.

Koncentrace metanu v průběhu času

Koncentrace metanu v průběhu času
Zdroj: http://www.spaceflight101.com/

To by naznačovalo, že zdroj metanu byl v té době blízko vozítka. Jedná se s velkou pravděpodobností o lokální ložiska, která jsou navíc aktivní jen někdy. Stejně jako v pasáži o chlorderivátech uhlovodíků, musíme i zde upozornit, že ani metan nemusí vznikat jen činností života. Na Zemi sice máme tzv. metanogenní organismy, které tento plyn produkují, kromě toho metan vzniká i v trávicí soustavě živočichů – hlavně pak přežvýkavců. Kromě toho ale může vznikat i bez života – třeba při reakci vody s olivínem vzniká minerál serpentin, který může uvolňovat metan do okolí.

Pokud byste měli zájem o bližší informace o laboratoři SAM:

SAM zkloumá složení plynů, které jsou přítomné v atmosféře Marsu i těch, které se vypaří ze zkoumaného vzorku. Robotická paže odebere materiál (prášek vzniklý třeba odbroušením) a přemístí jej do jednoho ze dvou násypných trychtýřů na přední části těla roveru. Tyto trychtýře jsou speciálně leštěné a navíc vibrují aby na nich neulpíval materiál. Atmosférické vzorky projdou přes filtrační soupravu na boku vozítka. Srdcem přístroje jsou dvě pece, které mohou vzorek ohřát na 1000°C. SAM dokáže odhalit složení přesněji, než kterýkoliv přístroj, který doposud pracoval na Marsu. Jedním z přístrojů, které se podílejí na studiu vzorků v laboratoři SAM je hmotnostní spektrometr (který možná znáte s nejrůznějších krimi-seriálů). Ten rozpoznává vypařené plyny podle jejich molekulárních hmotností a elektrického náboje v ionizovaných stavech. Díky tomu dokáže odhalit biogenní prvky jako dusík, fosfor, síru, kyslík, vodík a uhlík.

Laboratoř SAM

Laboratoř SAM
Zdroj: http://www.tendencias21.net/

Další částí je laserový spektrometr, který na základě absorpce specifických vlnových délek světla měří koncentrace metanu, oxidu uhličitého a vodní páry. Také si poradí s odhalením různých izotopů. Využití tak najde třeba při rozlišování uhlíku 12 a 13, nebo kyslíku 18 a 16. To je další střípek do mozaiky, díky které poznáme, jak Mars vypadal dřív a jestli měl třeba atmosféru. Třetí zajímavou součástí je plynový chromatograf, který ze vzorku odděluje jednotlivé plyny za účelem jejich určení. Spolupracuje přitom s již představeným hmotnostním spektrometrem – chromatogram rozdělí směs na jednotlivé části, které pak prozkoumá spektrometr.

Dalo by se říci, že SAM je svou velikostí srovnatelný s větší mikrovlnnou troubou. Jen tak pro zajímavost – v tomto prostoru bychom našli více než 600 metrů kabelů a drátů. Na vzorky je připraveno 74 misek – každá o objemu cca. šestiny čajové lžičky (0,78 cm3). Tyto misky jsou znovupoužitelné. 59 jich je vyrobeno z křemene a zvládnou tak i vysoké teploty. Vnitřní manipulační systém přesune misku se vzorkem do pece, kde se zahřeje na již zmíněných 1000°C. Tím pádem se ze vzorku vypaří různé plyny. O jejich správnou cestu se stará 52 speciálně vyvinutých ventilů. Aby vědecké přístroje správně pracovaly, potřebují mít optimální tlak – o ten se stará vakuová pumpa se 100 000 otáčkami za minutu. Misky se navíc po odstranění vzorku nechají „vypéct“, aby nedocházelo k ovlivňování příštích měření. Šest misek bylo naplněno už na Zemi známými materiály a slouží ke kalibraci. Zbylých 9 misek slouží k takzvané derivatizaci – tyto vzorky nečeká žádné prudké zahřívání. Pokud se podaří najít nějaké místo bohaté na organické látky, poputují vzorky právě sem. Každá z těchto misek je rozpouštědlo a chemická látka, která po styku s požadovanou složkou zareaguje a plyny vzniklé touto reakcí zamíří do plynového chromatografu. Vzorky jsou pod fólií a manipulační systém vždy odebere část vzorku a přemístí jej do reakční kapaliny. Přitom je možné vzorek lehce ohřívat – tímto způsobem se podaří odhalit mnohem více organických látek, než při zkoumání v peci.

Interiér přístroje SAM

Interiér přístroje SAM
Zdroj: http://media-cache-ec0.pinimg.com/

Zdroje informací:
http://www.spaceflight101.com/
http://www.osel.cz/
http://spaceflightnow.com/
http://www.jpl.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://cdn0.sbnation.com/…PM_large_verge_medium_landscape.png
http://kakadu48.sweb.cz/curiosity/0292MH-A01-LED.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/9782276_orig.jpg
http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA19090_hires.jpg
http://upload.wikimedia.org/…/Methane-3D-balls.png/1024px-Methane-3D-balls.png
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/2241385_orig.jpg?631
http://www.tendencias21.net/photo/art/grande/4951406-7391222.jpg
http://media-cache-ec0.pinimg.com/736x/f1/fb/7d/f1fb7d5e62e2029e7e135674c1a9f012.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


5 komentářů ke článku “Čuchám, čuchám organiku!”

  1. Racek napsal:

    Uff, to byla dřina, ale nakonec jsem to zvládl. No jo, aktivace víc jak 40 let strarých vědomostí dá pořádnou fušku.
    Zase moc pěkné.

  2. Honza napsal:

    Diky za článek.

    Osobně si myslím, že existenci tzv. organických sloučenin dáváme příliš velkou váhu. Methan by měl být, vzhledem k zastoupení atomů, nejčastější sloučeninou ve vesmíru. Víme o světech s oceány z uhlovodíků (Titan). O ložiscích uhlovodíků na Zemi se sice oficiálně tvrdí že jsou organického původu, ale čert ví, co je PR ropných společností a co je pravda. Na Marsu by mohlo být dost uhlovodíků už od jeho vzniku. No třeba Curiosity udělá díru do zažitých polopravd a ovlivní zpětně i život tady doma…

    • Dušan Majer napsal:

      Rádo se stalo.
      Ohledně organických látek – je pravda, že by se tento objev neměl přeceňovat, ale je úžasné sledovat, jak se naše znalosti postupně zpřesňují. Jak drobnými krůčky postupujeme k poznání. 🙂

      • Racek napsal:

        To jo, určitě, ale když my lid máme moc rádi ty skoky, že. Konec konců, Curiosity skok je. A obrovský!

Zanechte komentář