KOSMOLOGIJA

Pripremio: M. Jakovljević

Zagonetka metana na Marsu i Titanu

Molekularne preteče života

Pored Zemlje, Mars je planeta koja ima najviše potencijala za život u Sunčevom sistemu. Mars ima slične procese formiranja, sličnu istoriju klime, rezervoare vode, vulkane i druge geološke procese. U takvu sredinu bi se jednostavno uklopili mikroorganizmi. Najveći Saturnov mesec, Titan u prošlosti je posedovao uslove pogodne za nastanak molekularnih prethodnika životu, pa neki naučnici veruju da je možda u prošlosti tamo bilo života

Mars

Titan

Ono što uvećava mogućnosti za život na Marsu i Titanu je činjenica da su astronomi na oba ova mesta utvrdili postojanje metana, gasa koji se često povezuje sa živim bićima. Njega na Marsu ima u malim ali značajnim količinama, a Titan je njime bukvalno preplavljen. Bilo da je taj metan biološkog ili geološkog porekla, svako objašnjenje bi bilo fascinantno i nagovestilo bi da ili nismo sami u svemiru, ili da i Mars i Titan poseduju velika podzemna skladišta vode i neočekivane nivoe geohemijske aktivnosti. Razumevanje porekla i sudbine metana na ovim telima pružiće ključne dokaze o procesima koji utiči na formaciju, evoluciju i naseljivost zemaljskih svetova u našem solarnom sistemu, a možda i u drugim.

Metan (CH4) se nalazi u velikim količinama na džinovskim planetama - Jupiteru, Saturnu, Uranu i Neptunu, gde je reč o proizvodu hemijske obrade prvobitnog materijala iz solarne nebule. Na Zemlji je preko 90% metana biološkog porekla. Proizvode ga bakterije u organima za varenje preživara, a drugi izvori su termiti, polja pirinča, močvare, curenja prirodnog gasa i fotosinteza biljaka. Zbog ovoga bi pronalazak metana na nekoj drugoj planeti povećao izglede da tamo postoji život.

Metan i vodonik = život

Naučnici su 2003. i 2004. otkrili metan u Marsovoj atmosferi. Na Titanu se znalo za metan još 1944. ali je ovo otkriće postalo zanimljivo tek pošto je 1980. na ovom mesecu otkriven i vodonik, ključni sastojak mnogih bioloških molekula. Telo u čijoj atmosferi ima vodonika i metana moglo bi imati prave sastojke za molekularne preteče života.

Metan je osnova održavanja Titanove guste vodonične atmosfere. On proizvodi izmaglice koje upijaju infracrveno zračenje i zagrevaju stratosferu. Kad bi metana nestalo, pale bi temperature, vodonik bi se kondenzovao u kapi i atmosfera bi nestala. Titan bi se zauvek promenio. Čitav mesec bi se osušio.

U traganju za poreklom metana na ovim telima, naučnici su suzuli polje potencijalnih izvora ovog gasa na Marsu, a mnoga od tih rešenja bi se mogla primeniti i na Titan.

Prvi korak da se otkrije poreklo metana je da se utvrdi stopa po kojoj se metan mora proizvesti. To zavisi od toga koliko se brzo gas uklanja iz atmosfere. Na visinama od 60 km i više iznad površine Marsa, solarno ultraljubičasto zračenje deli molekule metana. Kada se ne bi obnavljao, metan bi postepeno nestao iz atmosfere. Životni vek metana je od 300 do 600 godina. Na Titanu je solarno ultraljubičasto zračenje znatno slabije tako da metan može trajati od 10 miliona do 100 miliona godina (što je i dalje kratak period u geološkim razmerama).

Zbunjujući znaci

Postojanje metana na Marsu je dovoljno dugo da ga vetrovi ravnomerno rasporede po atmosferi. Zbog toga su primećene varijacije u nivou metana širom planete krajnje zbunjujuće. One su možda znak da gas dolazi iz lokalnih izvora ili nestaje u lokalnim odvodima. Jedan od mogućih odvoda je hemijski reaktivno tlo koje bi moglo ubrzati gubitak metana.Sledeći korak je da se razmotre scenariji za nastanak metana. Mars je dobar za ovakva proučavanja jer metana ima veoma malo. Kao i na Zemlji, vulkani verovatno nisu odgovorni. Vulkani na Marsu su prestali pre nekoliko stotina miliona godina. Takođe se minimalnim čini i doprinos drugih planeta.

Moguće je da je neka kometa pogodila Mars u nedavnoj prošlosti i donela sa sobom veliku količinu metana koja se potom rasporedila u atmosferi. Problem sa ovom teorijom je što distribucija metana širom planete nije ravnomerna.

To ostavlja samo dva moguća izvora: hidrogeohemijski i mikrobski. Kod hidrotermalnih izvora na Zemlji primećeno je da stene bogate gvožđem ili magnezijumom mogu da reaguju i proizvode vodonik procesom koji je poznat kao serpentinizacija. Posle toga, vodonik reaguje sa jedinjenjima ugljenika i proizvodi metan. Ključni za ovaj proces su vodonik, ugljenik, metali, toplota i pritisak. Sve ovo je moguće i na Marsu, gde je i temperatura odgovarajuća.

Nekada naseljen živim bićima

Iako bi serpentinizacija mogla proizvesti metan na Marsu, i biologija je ozbiljna mogućnosti. Na Zemlji, metan proizvode mikroorganizmi poznati kao metanogeni, kao nusproizvod konzumacije vodonika, ugljen-dioksida ili ugljen-monoksida. Kad bi takvi organizmi živeli na Marsu, pronašli bi spremne zalihe potrebnih stastojaka. Na prvi pogled, moglo bi se pomisliti da je Titanov metan lakše objasniti: ovaj mesec se formirao pored Saturna, čija atmosfera sadrži ogromne količine metana. A ipak, prema podacima, verovatnije je da je metan proizveden na Titanu nego da je na njega stigao.

Jedan od mogućih izvora, kao i na Marsu, je serpentinizacija. Titan ima podzemni okean tečne vode koji to omogućava. Postoje i pretpostavke da je metan na Titanu biološkog porekla pošto tamošnji acetilen i vodonik mogu poslužiti kao hrana za metanogene čak i na ekstremnoj hladnoći Titana (-179 stepeni). Ipak, ova hipoteza ima nedostatak. Podaci isključuju podvodni izvor acetilena; ovo jedinjenje mora poticati od metana iz atmosfere. Tu nastaje paradoks: da bi mikrobi proizveli metan, potreban im je metan.

Stoga je biološko objašnjenje za metan mnogo manje primenljivo na Titan nego na Mars. Ipak, teza o naseljivosti se mora ispitati zbog drugih pogodnosti koje postoje za nastanak života. Neki naučnici tvrde da je ovaj mesec nekada bio, ili je i dalje naseljen živim bićima.

Nejasno do 2010.

Jedno od ključnih merenja koje bi moglo pomoći da se odrede izvori metana na Marsu i Titanu je stopa ugljenikovih izotopa. Život na Zemlji je evoluirao pre svega zahvaljujući ugljeniku 12, koji zahteva manje energije za vezivanje od ugljenika 13. Kada je reč o živim organizmima na Zemlji, odnos je između 92 i 97 puta više ugljenika 12 nego 13. Kada je u pitanju neorganska materija, taj odnos je 89,4.

Na Titanu je izmerena stopa pokazala da su šanse za život kakav mi poznajemo vrlo male. Odnos između izotopa ugljenika na Marsu nije određen. Do ovog podatka bi trebalo da se dođe kada NASA-in rover za ispitivanje Marsa stigne na odredište, 2010. godine.

Usko povezano sa ovim je pitanje: zašto na površini Marsa nema organske materije? Njeno prisustvo nije uslovljeno postojanjem života. Moguće je da procesi koji se odvijaju na površini Marsa stvaraju snažno električno polje koje može da steriliše površinu i ukloni organski materijal.Buduća istraživanja oba tela će dati odgovore na pitanja o njihovoj naseljivosti. Iako život kakav mi poznajemo zahteva metan, njegovo prisustvo ne mora obavezno značiti postojanje života. Stoga naučnici moraju detaljno da istražuju izvore, odvode i izotopski sastav ovog gasa, zajedno sa drugim organskim molekulima i moraju pronaći njegove činioce i u gasovitom i čvrstom stanju. Čak i ako se ispostavi da metan nema veze sa životom, njegovo proučavanje će otkriti neke od najfundamentalnijih aspekata formacije, klimatske prošlosti, geologije i evolucije Marsa i Titana.

M. Jakovljević