Mezinárodní tým vědců vytvořil drobnou chemickou laboratoř pro vozítko, které bude na Marsu vrtat do hloubky mnoha desítek centimetrů, aby tam hledalo stopy dávného nebo současného života. Celá unikátní laboratoř má rozměry srovnatelné s běžným toustovačem a její označení je MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer). Jde o klíčový přístroj pro vozítko evropsko-ruského programu ExoMars, přičemž na vývoji MOMA se značnou měrou podílí i americká NASA. Pokud se nic nepokazí, měla by tato laboratoř vyrazit k Marsu už za dva roky – v červenci 2020.

„Dvoumetrový vrták vozítka poskytne pro MOMA unikátní vzorky, které mohou obsahovat komplexní organické sloučeniny zachovalé z dávných dob, kdy se na Marsu mohl rozvíjet život,“ popisuje Will Brinckerhoff z Goddardova střediska, který se podílí na vývoji MOMA. V současné době je povrch Marsu neobyvatelný a připomíná studenou poušť bez jakýchkoliv známek života. Z dosavadního průzkumu však víme, že klima na Marsu v dávné minulosti umožňovalo přítomnost kapalné vody na povrchu, což je jeden z hlavních předpokladů existence života.

Tyto znalosti jsme získali z mnoha různých zdrojů – od sledování útvarů, které připomínají vyschlá koryta řek, až po úložiště minerálů, které vznikají pouze za přítomnosti vody. Americká vozítka objevila dodatečné důkazy toho, že dřívější podmínky na Marsu byly obyvatelné. Přístroj MOMA bude schopen detekovat široké spektrum organických molekul. Samotné označení organická molekula však může být zavádějící. Tyto látky jsou sice nezbytné pro život, ale na druhou stranu mohou vznikat i bez jeho přispění.

Organické molekuly jsou tvořené především uhlíkem a vodíkem, ale mohou obsahovat také kyslík, dusík a další prvky. Aby MOMA dokázal objevit tyto molekuly, stál před inženýry poměrně smělý úkol – vzít přístroje, které se normálně vejdou na několik stolů v chemické laboratoři a zmenšit je tak, aby se daly pohodlně uložit do těla roveru, který bude brázdit povrch cizí planety.

Princip fungování přístroje MOMA je komplexní, ale celý stojí na poměrně jednoduchém principu hmotnostního spektrometru, který odděluje nabité atomy a molekuly podle jejich hmotnosti. Celý složitý proces hledání organických látek můžeme zjednodušit na dva základní kroky – oddělit molekuly od okolních hornin a sedimentů a dodat jim elektrický náboj (ionizovat je), aby mohly být detekovány a identifikovány hmotnostním spektrometrem.

MOMA disponuje hned dvěma metodami, pro rozlišení co možná nejvíce odlišných druhů organických molekul. První metoda spočívá v jednoduchém ohřátí vzorku, během kterého se organické látky vypaří a ty pak přejdou do tenké, 20 metrů dlouhé trubice – plynového chromatografu, kde se ze směsi oddělují jednotlivé sloučeniny. Molekuly postupně projdou do hmotnostního spektrometru, kde dostanou elektrický náboj a jsou elektrickým polem rozděleny podle poměru hmotnosti a náboje iontu. Každá molekula má vlastní poměry hmotnosti k elektrickému náboji, takže je možné je podle toho rozdělit podle takzvaného hmotnostního spektra.

Mnohé větší organické molekuly jsou však příliš křehké a během vysokoteplotního vypařování v peci by došlo k jejich rozpadu. Proto disponuje MOMA i druhou metodou, která spočívá v použití laseru. Ten velmi krátkým pulsem zasáhne vzorek a vypaří určité typy velkých organických molekul, aniž by je přitom poškodil. Laser zároveň tyto molekuly nabije, takže mohou přejít rovnou do hmotnostního spektrometru, kde dojde k jejich rozřazení a identifikaci.

Jenže tím možnosti MOMA nekončí. Abychom pochopili její potenciál, musíme udělat malou tématickou odbočku. Některé molekuly totiž mají vlastnost, která by se dala použít jako významná nápověda, zda byla tato molekula vytvořena nějakou formou života. Odborně se této vlastnosti říká chiralita a jde v podstatě o asymetrii jinak stejných molekul. Hezky česky řečeno, některé molekuly mohou mít různé prostorové uspořádání, jehož formy se od sebe zrcadlově liší. Chemické složení těchto látek je stejné, ale prostorovým uspořádáním se od sebe odlišují podobně jako naše ruce – levá a pravá.

Životní formy na Zemi používají levotočivé aminokyseliny a „pravotočivé“ cukry k vytvoření složitějších molekul nezbytných k životu jako jsou proteiny z aminokyselin nebo DNA z cukrů. Život založený na pravotočivých aminokyselinách a levotočivých cukrech by mohl fungovat, ale mix levo- a pravotočivých aminokyselin ani cukrů by nefungoval. Je to dáno tím, že molekuly musí mít pro vytvoření celku správnou orientaci – stejně jako musí být jednotlivé dílky skládačky správně otočené, aby vznikl výsledný obraz.

Asi už tušíte, kam minulé řádky míří – MOMA dokáže u molekul rozlišit jejich chiralitu, tedy určit, zda jde o molekulu levo- či pravotočivou. Pokud tedy při analýze zjistí, že většina organických molekul je tvořena levo- či pravotočivými verzemi, tedy, že je vzorek homochirální, pak půjde o důkaz, že molekuly vznikly působením života. Pokud by totiž vznikly abiotickými procesy, byl by poměr levo- a pravotočivých molekul přibližně vyrovnaný. Takovému důkazu se říká biosignatura, což můžeme přeložit jako stopa či podpis života.

Všechna vozítka na Marsu čelí při hledání života další významné výzvě – kontaminaci. Země překypuje životem, který se nachází všude kolem nás včetně vzduchu, který dýcháme. Vědci tak musí postupovat velmi opatrně, aby organický materiál, který na Marsu detekují, nepocházel z něčeho, co si s sebou přístroj ve svých útrobách přivezl ze Země. Za tímto účelem se tým kolem MOMA ze všech sil snažil minimalizovat množství pozemských molekul, které jsou stopami života.

Vozítko v rámci programu ExoMars bude prvním průzkumníkem v historii lidstva, který bude prozkoumávat materiál uložený hluboko pod povrchem. Díky vrtáku dokáže odebírat vzorky z hloubky až dvou metrů pod povrchem. To je velmi důležité, protože slabá atmosféra Marsu spolu s nepravidelným a slabým magnetickým polem planety představují nedostatečnou ochranu před kosmickým zářením. To pak spolehlivě během relativně krátké doby zničí všechny organické molekuly na povrchu. Sedimenty a horniny však představují velmi dobrý protiradiační štít a odborníci očekávají, že v podpovrchových vrstvách bude dostatek organických molekul.

Goddardovo středisko vyvíjí hmotnostní spektrometr a elektronické boxy pro přístroj MOMA, zatímco LATMOS (Laboratory for Atmospheres, Environments, and Space Observations) z francouzského města Guyancourt a Univerzitní laboratoř atmosférických systémů (LISA – Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques) z Paříže vyvíjí plynný chromatograf. Institut Maxe Plancka z německého města Göttingen a Laserové centrum z Hannoveru mají na starost lasery, pec a těsnění peci.

Přístroj MOMA před nedávnem dokončil předdoručovací zhodnocení od ESA i od NASA, takže se otevřela cesta k odeslání letového hardwaru. 16. května se tým kolem přístroje MOMA sešel v Goddardově středisku, aby byl svědkem prvního velkého přesunu tohoto unikátního zařízení – do italské pobočky firmy Thales Alenia Space v Turíně. Tady bude v létě instalováno do podsestavy vozítka, aby mohla pokračovat montáž celého roveru, která bude probíhat během roku 2019. Následně bude celé vozítko i s dalším souvisejícím hardwarem odesláno na kosmodrom Bajkonur, odkud má v červenci roku 2020 odstartovat na raketě Proton k Marsu.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a020000/a020200/a020231/MOMAposterFull.jpg
https://lh6.googleusercontent.com/…/AAAAAAAAAWU/E_5qTNK0EU4/s0/Terra-Sirenum-01.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/moma-closeup-7136.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/87/Chirality_with_hands.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/wilkinson-moma.jpg
http://exploration.esa.int/science-e-media/img/96/ExoMars2018_Rover_20140321_9k.jpg