K záhadě metanu na Marsu přibyla nová – kyslík

Vůbec poprvé v dějinách výzkumu vesmíru se vědcům podařilo změřit sezónní změny koncentrací plynů, které tvoří atmosféru těsně nad povrchem Marsu – konkrétně v kráteru Gale. Výsledek mnoho lidí hodně překvapil – kyslík, který velká část živých organismů na Zemi potřebuje k životu, vykazuje jevy, které se nedají uspokojivě vysvětlit s využitím známých chemických procesů. Vozítko Curiosity pracuje na Marsu již více než šest let a pomocí přístrojů zkoumá své okolí. Jedním z těchto přístrojů je SAM (Sample Analysis at Mars), což je v podstatě malá chemická laboratoř v těle vozítka. Kromě jiného dokáže analyzovat plyny odebrané z okolí a určit jejich složení. Právě SAM proto hraje hlavní roli v rámci aktuálního objevu.

Porovnání složení atmosfér Marsu a Země

Porovnání složení atmosfér Marsu a Země
Zdroj: https://exploration.esa.int/

Podle měření z přístroje SAM tvoří atmosféru u povrchu z 95 % oxid uhličitý, dalších 2,6 % připadá na dusík, 1,9 % na argon, 0,16 % na kyslík a 0,06 % na oxid uhelnatý. Přístroj SAM nám navíc ukázal, jak se jednotlivé plyny míchají a cirkulují při změnách atmosférického tlaku v průběhu roku. Tyto změny způsobuje oxid uhličitý, který v zimě u pólů mění skupenství na tuhé, čímž klesne atmosférický tlak. Když se pak oxid uhličitý na jaře a v létě přemění zpět na plyn (vysublimuje), který se vrátí do atmosféry, dochází k navýšení atmosférického tlaku.

V rámci těchto poznatků vědce nepřekvapilo, že se dusík a argon chovají v jednotlivých ročních obdobích očekávatelným způsobem – jejich koncentrace v kráteru Gale roste a klesá v průběhu roku podle toho, kolik je v atmosféře oxidu uhličitého. Očekávali proto, že se kyslík bude chovat stejně, ale zmýlili se. Ve skutečnosti koncentrace kyslíku během jara a léta neustále rostla až o 30 % a následně na podzim spadla na hodnoty, které se očekávaly na základě známých chemických procesů. Nešlo přitom o náhodnou chybu měření – stejný průběh se opakoval každé jaro. V každém roce se sice množství kyslíku lišilo, ale i přesto se zdá, že zde probíhají reakce, které kyslík nejprve vyprodukují a následně jej zase naváží.

Přístrojem SAM naměřené koncentrace kyslíku neodpovídají očekávané křivce (přerušovaná čára).

Přístrojem SAM naměřené koncentrace kyslíku neodpovídají očekávané křivce (přerušovaná čára).
Zdroj: https://www.nasa.gov

Když jsme to viděli poprvé, tak to bylo prostě ohromující,“ přiznává Sushil Atreya, profesor klimatických a kosmických věd na University of Michigan ve městě Ann Arbor, který je zároveň spoluautorem studie na toto téma, která vyšla 12. listopadu v časopise Journal of Geophysical Research: Planets. Jakmile vědci objevili záhadu kyslíku, začali se pokoušet o její objasnění. Nejprve zkontrolovali správnost údajů z přístroje SAM, konkrétně jeho senzoru Quadrupole Mass Spectrometer.

Laboratoř SAM

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

Když celou kontrolu provedli i potřetí se stejnými výsledky, bylo jasné, že technika je v pořádku. Začali tedy rozvíjet myšlenku, že se molekuly oxidu uhličitého či vodní páry mohly rozpadnout a uvolnit kyslík, který by však existoval jen krátce. Že tato teorie nebude správná, se ukázalo, když jim výpočty ukázaly, že pro dosažení těchto koncentrací by bylo potřeba pětkrát větší koncentrace vodní páry pro produkci takového množství kyslíku. Oxid uhličitý se zase rozkládá příliš pomalu, aby vytvořil tolik kyslíku během relativně krátkého času.

A co zmíněný pokles koncentrace kyslíku? Mohlo by sluneční záření rozdělit dvouatomovou molekulu kyslíku na dva samostatné atomy, které by pak opustily planetu? Ne, vědci se shodují, že by kyslíku trvalo nejméně deset let, než by se tímto procesem vytratil.

Interiér přístroje SAM

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

S vysvětlením máme problém,“ přiznává Melissa Trainer, planetární vědkyně z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu, která vede tento výzkum a dodává: „Skutečnost, že chování kyslíku není v každém ročním období stoprocentně stejné, nás vede k myšlenkám, že to nesouvisí s dynamikou atmosféry. Musí to mít nějaký chemický zdroj kyslíku a také reakci, která ho spotřebuje – jen je zatím neznáme.

Sezónní změny koncentrace metanu v atmosféře Marsu.

Sezónní změny koncentrace metanu v atmosféře Marsu.
Zdroj: https://svs.gsfc.nasa.gov

Vědci, kteří studují Mars, přiznávají, že příběh kyslíku je překvapivě podobný tomu, ve kterém již dlouhé roky vystupuje jiný plyn – metan. Nejjednodušší uhlovodík je v atmosféře Marsu v kráteru Gale vždy zastoupen v tak nízkých koncentracích (průměrně 0,000 000 04 %), že i pro nejcitlivější přístroje je velmi blízko detekčních limitů. I přesto se vědci snaží o jeho sledování – slouží jim k tomu opět přístroj SAM, který však využívá systém Tunable Laser Spectrometer. Na základě těchto měření se ukázalo, že koncentrace metanu v průběhu ročních období roste a klesá. V letních měsících však ze zatím neznámých důvodů vzrůstá jeho koncentrace až o 60 %. Občas také dochází k dramatickým a náhodným „špičkám“ měření koncentrací metanu – i v tomto případě vědci zatím nevědí proč.

Přístroj SAM (Sample Analysis at Mars)

Přístroj SAM (Sample Analysis at Mars)
Zdroj: https://svs.gsfc.nasa.gov

S novými poznatky se tým Melissy Trainer začal zabývat otázkou, zda jevy podobné těm, které mají na svědomí sezónní kolísání koncentrací metanu, nemohou mít prsty i v kolísání koncentrace kyslíku. Minimálně občas totiž tyto dva plyny kolísají v tandemu. „Začínáme spatřovat tuto dráždivou korelaci mezi metanem a kyslíkem během velké části marsovského roku,“ říká Atreya a dodává: „Myslím, že na tom něco je. Jen na to zatím nemám odpověď – stejně jako nikdo jiný.

Kyslík i metan mohou vznikat biologickými cestami (například mikroorganismy), nebo abioticky (třeba reakcí vody a některých hornin). Vědci zvažují všechny možnosti, ale je potřeba mít na paměti, že nejde o potvrzující důkaz biologické aktivity na Marsu. Ostatně Curiosity ani nemá přístroje, které by dokázaly rozhodnout, zda je metan či kyslík biologického či geologického původu. Podle odborníků je nebiologické vysvětlení pravděpodobnější, ale celá věc si vyžádá ještě důkladný rozbor, aby jí bylo možné plně porozumět.

Ukládání přístroje SAM (žlutý kvádr) do roveru Curiosity. Vozítko bylo v té době břichem vzhůru.

Ukládání přístroje SAM (žlutý kvádr) do roveru Curiosity. Vozítko bylo v té době břichem vzhůru.
Zdroj: https://svs.gsfc.nasa.gov

Tým Melissy Trainer považuje za zdroj dodatečného jarního kyslíku marsovský regolit. Už z dřívějška totiž víme, že je v něm vázáno nemalé množství tohoto prvku. Jde třeba o peroxid vodíku nebo chloristany. Experiment z landerů Viking již před desítkami let ukázal, že teplo a vlhkost mohou z regolitu kyslík uvolnit. K tomuto experimentu však došlo za podmínek, které jsou dost odlišné od těch, které jsou na Marsu na jaře. Navíc by tohle vysvětlení pokrývalo jen fázi zvyšující se koncentrace kyslíku a nikoliv její propad.

Další možná vysvětlení zatím moc nedávají smysl. Například vysokoenergetické záření by po zásahu regolitu mohlo uvolnit kyslík do atmosféry, ale trvalo by miliony let, než by se do atmosféry uvolnilo dost plynu odpovídající jarnímu navýšení. „Zatím jsme neobjevili jediný proces, který by dokázal vytvořit množství kyslíku, jaké potřebujeme, ale domníváme se, že to má co do činění s regolitem, který se v průběhu ročních období mění, v atmosféře není dost atomů kyslíku, aby vytvořily jevy, které pozorujeme,“ říká Timothy McConnochie, pomocný výzkumník z University of Maryland a další spoluautor aktuální studie.

Snímek z Vikingu 2

Snímek z Vikingu 2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Před vozítkem Curiosity byl na Marsu jediný  přístroj schopný měřit složení „přízemních“ vrstev atmosféry Marsu na dvou identických landerech Viking, které k Rudé planetě dorazily v roce 1976. Jejich experiment ale trval pouze několik dní, takže nemohl odhalit změny koncentrace v průběhu roku. Výsledky z přístroje SAM jsou tedy první svého druhu a vědci s ním mají ještě velké plány. I nadále budou získávat nové údaje v průběhu dalších let. Třeba se v těchto datech podaří objevit něco, co tým Melissy Trainer ve spolupráci s dalšími experty vyřeší záhadu podivného chování kyslíku. „Vůbec poprvé vidíme tohle zajímavé chování v průběhu několika let. Nedá se říct, že bychom tomu úplně rozuměli,“ říká Trainer a dodává: „Podle mne je to výzva všem chytrým lidem, které to zaujalo. Přijdete na něco?

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://discovermagazine.com/~/media/Images/Issues/2015/may/oxygen.jpg
https://exploration.esa.int/…ExoMars_TGO_Mars_Earth_atmospheres_compared_625.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/mars_seasonal_oxygen_gale_crater.jpg
http://www.tendencias21.net/photo/art/grande/4951406-7391222.jpg
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a012900/a012967/poster-VX-61612-01-09-02-38.jpg
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a012900/a012967/SAM_Curiosity_PIA13792.tif
https://upload.wikimedia.org/…/thumb/e/e4/Viking2lander1.jpg/1280px-Viking2lander1.jpg

K záhadě metanu na Marsu přibyla nová - kyslík, 4.9 out of 5 based on 11 ratings
Pin It
(Visited 4 080 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 4.9/5 (11 votes cast)
(Visited 4 080 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

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


32 komentářů ke článku “K záhadě metanu na Marsu přibyla nová – kyslík”

  1. Jara napsal:

    Na jaře vzestup – oteplí se, potom propad – ochladí se … asi to bude ta příčina ne? 🙂

  2. Kamil napsal:

    Metanu a kyslíku říkají biomarkery, čili indikátory života. Jeden lze ignorovat, dva komplikovaně vysvětlit, ale až se objeví třetí, bude senzace na spadnutí.

    • kamil2 napsal:

      V tom případě ale zapomeňte na brzkou kolonizaci Marsu. Zůstane jen u průzkumu.

      • Hawk napsal:

        Jako ze vznikne Red Peace a zacnou se privazovat retezy u bran kosmodromu?
        Otazka je jestli toto hrozi treba v zemich typu Ciny. Pokud ne, tak “Zapadnimu” svetu ujede postupne vlak.

        Nebo jestli myslite riziko zavleceni nejake martanske epidemie. V tomto smeru by me samotneho zajimalo jake je riziko epidemie z pripadneho martanskeho organismu na pozemske organismy s ohledem na biokompatibilitu, hadal bych ze stejne vysoke jako zavleceni virusu z PC s Widlemi na Didaktik. Ale nezijeme nastesti jeste pod nejakou globalni vladou a smlouvy se casto dodrzuji do doby dokud je to vyhodne pro vsechny zucastnene, tak je otazka casu kdo to riskne jako prvni a pak uz to bude jedno, bud se neco stane nebo ne. Vzhledem k tomu, ze sem litaji meteority kazdy den a pripadne “breberky” uvnitr vetsich kusu by prulet atmosferou zrejme prezily, tak ochrana pred zavlecenim cizich organismu je stejne derava jak cednik.

        • Petr Scheirich napsal:

          Největší otázkou (takový “svatý grál”) současných planetárních věd je to, zda se život vyvinul i na jiných planetách, než jen na Zemi, a pokud ano, za jakých podmínek a jak vypadá (vypadal).
          Dnes se považuje za jisté, že pokud lidé přistanou na Marsu, bude tato planeta kontaminována pozemským životem a hledání, zda na Marsu v minulosti existoval (či dokonce dodnes existuje) jeho vlastní život to značně zkomplikuje, ne-li znemožní.
          To je asi to, co měl kamil2 na mysli.

          (Samozřejmě otázkou zůstává, zda jsme již pozemský život nezavlekli na Mars pomocí automatických sond, přestože se jejich sterilizací pokoušíme toto riziko minimalizovat. Při letech s lidskou posádkou je ale zavlečení jistotou.)

        • kamil2 napsal:

          Myslíte, že pokud by na Marsu byl nějaký, byť velmi křehký ekosystém, že by bylo pro lidi eticky přijatelné jej kolonizovat s dlouhodobým cílem planetu teraformovat? Etickou stránku bych nepodceňoval. Ani Musk by do toho nešel, pokud by pak měl na svědomí reálnou hrozbu zničení mimozemského ekosystému.

          Minimálně by se vše zpomalilo, hledaly by se jiné cesty průzkumu a velice pravděpodobně by se Marz prohlásil za místo, kam člověk nesmí.

          • Hawk napsal:

            Stav ekosystemu tady na Zemi, kdy se mluvi pomalu o hromadnem vymirani druhu, o nasi eticke strance vuci jinym druhum/prirode moc nevypovida, tak tezko soudit zda bude pro lidstvo eticky problem kolonizovat desitky milionu km vzdaleny Mars s pripadnou formou zivota na nejnizsi urovni.

            Ten vedecky argument ,zda pripadny zivot na Marsu vznik skutecne zcela mimo Zemi mi prijde nejak relevantnejsi.

          • v600 napsal:

            Terraformace bez magnetosféry ?
            K ničemu.
            Naše biologie by tam byla jako ve sterilizátoru.

            A vývoj na zemi ?
            Pokrok ve výzkumu genetiky za posledních cca 20 let vývoj od nuly k dnešku vylučuje. Potvrdilo to již mnoh vědců, říkají tomu “intelligent design” (tedy pokud nejsou křesťané, ti mají celkem jasno 🙂 )

          • zargos napsal:

            Elon chce na Mars mimojiné i proto,aby lidstvo mělo kde přežít v případě katastrofy na Zemi. Zde je otázkou nakolik předtím bude mít přednost např. kolonie bakterií,dost možná pozemského původu.

          • Dušan Majer napsal:

            Domnívám se, že Musk nepůjde proti zájmům NASA – je to stále jeho významný zákazník.

      • Spytihněv napsal:

        Ale kdepak. O planetární ochraně se hodně mluví i píše a také je snaha ji dodržovat. Zatím ale průzkum vesmíru nijak neomezuje a tak není problém se jí řídit. Ovšem v případě, že by se stala zásadní překážkou (typicky třeba ten Mars), tak by se jednoduše upravila pravidla podle potřeby průzkumu.

        • bohyn napsal:

          Kontaminace Měsíce nikoho z židle nezvedla, pokud se na Marsu něco hodně rychle nenajde, tak to bude stejné jako v případě Měsíce.

      • Cateye napsal:

        Tváří v tvář tomu co způsobilo jeho prohlášení o tzv. “autopilotu” u vozů Tesla, nebo důsledkům hrozícím vzniknout vybudováním sítě Starlink, máte pocit, že si Musk dělá hlavu s nějakou etikou ohledně výzkumu Marsu?

      • IvanP napsal:

        Doba ovšem pokročila, dnes mají aktivisté zcela jiné priority. Pokud by na Marsu byl objeven život, může naopak vzniknout tlak na posílání pozemského života na mars s cílem budování vyspělé multikulturní, pardon, multimikrobní společnosti na Marsu. Pozemské mikroby budou jistě vítaným obohacením těch marsovských, marťané už se nemůžou dočkat.

  3. Alois napsal:

    Jedná se o nepatrná množství, která se jeví jako pozoruhodná díky mimořádně řídkému prostředí v němž se vyskytují. Na druhou stranu kyslík je velice aktivní plyn a jeho volný výskyt signalizuje nějaký zdroj. Může to být ovšem jen místní jev daný geologickou skladbou.
    V každém případě tento a minulé senzační objevy, myslím vodu, metan, jíly atd., odkládají konečný verdikt o sterilitě či nesterilitě Marsu. Naděje, že na Marsu byl či dokonce je E.T. život je motorem kosmonautického výzkumu Marsu. Pokud by se ukázaly jako liché, zájem o Mars by klesl na nulu podobně jako se to již stalo v případě amerických sond Viking před padesáti lety.

  4. Majo napsal:

    Určite na Marse alebo na Europe bude nejaký mikroskopický život.A žeby to niekoho nejako zastavilo alebo spomalilo?Tak ten je pekne naivnučký.Platí aj na to,že sme vo vesmíre sami.To si dnes môže myslieť len blázon.Vo vesmíre je veľa života(len mega vzdialenosti,čo je aj výhoda niekedy pre nás,lebo by sme bojovali ešte aj s niekým iným ako len my),len aby dosiahol úroven ako my,musí planetárna sústava splniť veľa podmienok.Inak sa nevytvorí komplexný život.Čo sa týka Marsu,aj keby sa tam čosi našlo,bude to najväčší objav ľudstva.Priamy dôkaz primitívneho života mimo Zem.Ale určite to nikoho nijak nespomalí.Už len to ako sa správame tu na Zemi.Ako dobytok,kým je dobre ,tak sa nestaráme.Ide len o prachy a moc a stádo nikoho nezaujíma.No kapitalizmus.No naspäť k Marsu.Kde sú peniaze ,tam je cesta.Čiže si tam bude Musk robiť čo chce,možno opatrnejšie.Aj tí zelení alebo aj tá prifajčená Greta,aj zbytočné náboženstvá si môžu hovoriť čo chcú.To máte ,že chcú obmedziť jadro.No tak potom som zvedavý ako chcete uživiť 8 miliard ľudí energiou.Alebo lietať vo vesmíre.Tie alternatívne zdroje sú len ako doplnok a môžu si protestovať.Veľkí páni rozhodujú.

    • bohyn napsal:

      Kde se na Marsu válejí ty peníze? Případná budoucí kolonie bude ještě dlouho ekonomicky závislá na Zemi.

      Čest práci a Mupy mup

  5. Majo napsal:

    IN MUSK WE TRUST!!!!!!!!!

  6. otaznick napsal:

    Zrovna vcera jsem si prohlizel graf s vyskytem kysliku v geologicke historii Zeme. Na Zemi trvalo velmi dlouho nez morske rostliny vytvorily dostatek kysliku, aby hned neoxidoval s zelezem v horninach. Teprve pred 2 miliardama let se kyslik zacal v atmosfere hromadit. Mars je mensi a dal od Slunce, tak tam k uplne saturaci asi nedoslo. Mozna vetsina vody neunikla do vesmiru, jen je v podobe kysliku navazana v rude hornine. Myslim, ze jsme hodne blizko k dukazu, ze na Marsu prezivaji alespon jednoduche rostliny.
    Cenim si ovsem i snahy hledat nezive procesy. To by musela byt hlavnim cinitelem asi vetrna eroze (protoze jinak je povrch stabilni), ale ta podle me nema tak velkou silu, aby v jejim dusledku dochazelo k tak dramatickym vykyvum plynu v celoplanetarni atmosfere. Snad se brzo dockame desitek mericich stanic po celem Marsu.

  7. pbpitko napsal:

    Ten plynový analyzátor SAM vyzerá úžasne. Pohľad do vnútra vyráža dych. Dúfam že ešte sofistikovanejší bude na Mars 2020 – škoda že bude iba jediný na veľmi lokálnom území. Tých zopár km čo najazdí nám o plošnom rozdelení nič nepovie. Na to si ešte pekne dlho počkáme.
    P.S.
    Mars je už kontaminovaný pozemským životom, či sa nám to páči alebo nie. Absolútna sterilizácia neexistuje. Zatiaľ tam toho moc nebude a asi nebude konkurenciou miestnemu životu (ak tam je) Ak tam poletia ľudia ťažkej kontaminácii nebude možné zabrániť.
    Ja ale predpokladám že metán a kyslík nebudú biologického pôvodu.

  8. pbpitko napsal:

    Julie Nováková – Planetární ochrana
    https://www.youtube.com/watch?v=D7uouytVvVg
    P.S.
    Bol by to zločinecký čin keby sme na Marse objavili mimozemský život a okamžite ho aj zničili bez toho, že by sme ho dôkladne preskúmali. V tom prípade by sme nemali mať právo do vesmíru cestovať.
    Ja si ovšem myslím že na Marse žiaden život nie je.
    Prípad Európa, Ganymed, Enceladus je už silnejšia káva, Tam by ma mimozemský život veľmi neprekvapil.

    • Majo napsal:

      Okrem Európy by som tam pridal ešte Titan.A na Marse bude čosi,ale skôr pod povrchom.Samozrejme mikroskopický život,dávno v spánkovom režime.

      • pbpitko napsal:

        Titan by som zatiaľ nepočítal, prichádzal by do úvahy len ak by sa potvrdilo že má podľadový oceán.
        Život pod metanovou atmosférou či v metanových jazerách mi pripadá nielen že ako sci-fi ale skôr ako chymera.

    • Hawk napsal:

      Calisto ma tez ocean a je mimo dosah radacniho pasu Jupiteru.
      Mimochodem dalsi kandidat pro kolonizaci hned po Mesici a Marsu.

  9. pbpitko napsal:

    Julie Nováková – Astrobiologický průzkum vesmíru

  10. pepsi napsal:

    nezabúdajme: jedno meranie – žiadne meranie (čo v tomto prípade považujem za jedno meranie je to, že je to na jednom mieste tým istým prístrojom).

    keď pozerám na tie výsledky, tak vidím, že väčšina nameraných hodnôt je vyššia, než predpoveď – teda, je tá predpoveď vôbec relevantná?

    • Dušan Majer napsal:

      Samozřejmě, očekávání vychází z aktuální znalosti prostředí a reakcí, které v něm probíhají. Ostatně sami vědci zmiňují, že naměřené hodnoty se nedají vysvětlit žádnými známými reakcemi. TO může mít pochopitelně původ v tom, že dané prostředí známe jen málo a z toho vyplývá určitá neznalost některých tamních reakcí a tedy i nepřesná očekávání.

Zanechte komentář