Chemický objev na Marsu napovídá, jak vznikl život na Zemi

Před více než deseti lety robotické vozítko na Marsu konečně našlo odpověď na naléhavou otázku. Nyní je jasné, že na rudé planetě se skutečně nachází organický materiál pohřbený v sedimentech dávných jezer.

Od té doby jsme na Marsu stále nacházeli organické molekuly rozmístěné způsobem, který naznačuje, že chemie uhlíku je na našem malém rezavém sousedovi rozšířená. To však neznamená, že jsme našli známky mimozemského života. To zdaleka ne, existuje mnoho nebiologických procesů, které mohou vytvářet organické molekuly. Ale odkud přesně se materiál vzal, představovalo tak trochu záhadu.

Nyní tým vědců pod vedením planetologa Yuichira Uena z Tokijského technologického institutu odhalil důkazy o jeho původu v atmosféře, kde oxid uhličitý zalitý ultrafialovým slunečním zářením reagoval a vytvořil mlhu uhlíkových molekul, která pršela na povrch planety. I když to není tak vzrušující jako marťanská biologie, mohl by nám tento objev pomoci zjistit, jak se před miliardami let dostaly ingredience pro život právě sem, na naši domovskou planetu Zemi.

„Takové složité molekuly na bázi uhlíku jsou předpokladem života, dalo by se říci stavebními kameny života,“ říká chemik Matthew Johnson z Kodaňské univerzity. „Takže je to trochu jako stará debata o tom, co bylo dřív, jestli slepice, nebo vejce. Ukazujeme, že organický materiál nalezený na Marsu vznikl atmosférickými fotochemickými reakcemi, tedy bez života. To je ‚vejce‘, předpoklad života. Zbývá ještě prokázat, zda tento organický materiál vyústil v život na rudé planetě, či nikoliv.“

Představa, že fotolýza – proces, při kterém se molekuly rozkládají působením světla – hraje roli v organické chemii na povrchu Marsu, se objevuje již delší dobu. Johnson a jeho dva kolegové publikovali v roce 2013 článek o této hypotéze, založený na simulacích, a další ji následně dále zkoumali.

Potřebujeme však tvrdé důkazy z Marsu, které by byly v souladu s výsledky simulací

Fotolýzou CO2 vznikají atomy oxidu uhelnatého a kyslíku. Existují však dva izotopy neboli hmotnosti stabilního uhlíku. Zdaleka nejběžnější je uhlík-12, který obsahuje šest protonů a šest neutronů. Další nejtěžší je uhlík-13, který obsahuje šest protonů a sedm neutronů.

Fotolýza probíhá rychleji u lehčího izotopu. Když tedy UV světlo fotolyticky rozdělí směs oxidu uhličitého C-12 a C-13 v atmosféře, molekuly obsahující C-12 se vyčerpají rychleji a zůstane znatelný „přebytek“ oxidu uhličitého C-13. Toto obohacení atmosféry o uhlík-13 bylo zjištěno již před několika lety. Vědci analyzovali meteorit, který přiletěl z Marsu a dopadl do Antarktidy, obsahující uhličitanové minerály, které vznikly z CO2 v marťanské atmosféře.

„Kuriózní je, že poměr izotopů uhlíku v něm přesně odpovídá našim předpovědím v kvantově-chemických simulacích, ale chyběl nám kousek skládačky,“ vysvětluje Johnson. „K potvrzení teorie nám chyběl další produkt tohoto chemického procesu, a ten jsme nyní získali.“

Tento chybějící kousek skládačky byl nalezen v datech získaných vozítkem Curiosity v kráteru Gale. Ve vzorcích uhličitanových minerálů nalezených na povrchu Marsu je úbytek uhlíku-13, který dokonale odráží obohacení uhlíkem-13 zjištěné v marsovském meteoritu.

„Neexistuje žádný jiný způsob, jak vysvětlit jak úbytek uhlíku-13 v organickém materiálu, tak obohacení v marťanském meteoritu, obojí vzhledem ke složení sopečného CO2 emitovaného na Marsu, který má konstantní složení, podobné jako u pozemských sopek, a slouží jako výchozí bod,“ říká Johnson. Podle vědců je to pádný důkaz, že organický materiál nalezený přístrojem Curiosity vznikl z oxidu uhelnatého, který vznikl fotolýzou. A to nám dává vodítko o původu organického materiálu na Zemi.

Před miliardami let, kdy byla Sluneční soustava ještě nemluvnětem, měly Země, Venuše a Mars velmi podobnou atmosféru, což naznačuje, že stejný proces pravděpodobně probíhal i zde na naší planetě. Od té doby se tyto tři planety vyvíjely velmi odlišnými cestami a Mars a Venuše se zdají být svým vlastním svérázným způsobem zcela nehostinné pro život, jak ho známe. Rezavé pouštní prostředí Marsu nám však nyní poskytlo vodítko k našemu vlastnímu původu.

„Zatím jsme zde na Zemi nenašli materiál, který by dokazoval, že k tomuto procesu došlo. Možná proto, že zemský povrch je geologicky i doslova mnohem živější, a proto se neustále mění,“ říká Johnson. „Je však velkým krokem, že jsme jej nyní našli na Marsu, a to z doby, kdy si obě planety byly velmi podobné.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: nature.com, science.ku.dk