Jakten på liv på Mars

Liv på Mars ville være et vitenskapelig gjennombrudd og gi kolonistene uante muligheter

Finnes det liv på Mars?

Antagelig ikke. Det er aldri funnet noen tegn til liv, og forholdene for liv er dårlige. Ekstrem kulde, sterk stråling og mangel på vann og næringsstoffer er de viktigste grunnene til at forskere flest tror at Mars er livløs idag. Men for fire milliarder år siden var Mars mye varmere, hadde en tett atmosfære og flytende vann. Derfor tror mange forskere at vi kan finne fossiler etter utdødd liv på Mars. En slik oppdagelse vil fremdeles være et stort vitenskapelig gjennombrudd.

Bakgrunn

I mer enn 100 år er Mars blitt undersøkt med instrumenter fra rommet, og deler av den er også gransket i detalj av romsonder på overflaten uten at det er funnet tegn på nålevende eller utdødd liv. Et viktig prinsipp i vitenskapen er «absence of evidence is not evidence of absence». Mangel på bevis for liv på Mars er med andre ordikke et bevis for at Mars er en død planet.

Uansett hvor lenge vi leter kan vi aldri være sikre på at det ikke gjemmer seg en bakteriekoloni under en stein i en fjern avkrok av planeten. Men mangelen på bevis gjør at diskusjonen blir mer teoretisk. Idag handler det om hva som kreves for at liv skal finnes, og om Mars har eller har hatt det som trengs.

Hva er liv?

Det finnes ikke noen entydig forklaring på hva som skiller levende og døde ting fra hverandre. Basert på det vi har lært om livet på Jorda (som er det eneste livet vi vet om!), har biologer likevel laget noen krav som en ting må oppfylle for å regnes som levende. For det første må tingen ha et stoffskifte, det vil si at den kan bryte molekyler ned til enklere forbindelser og bruke dem til å lage energi og nye molekyler.

For det andre må en levende organisme kunne formere seg, altså lage kopier av seg selv ved hjelp av stoffer den finner i sine omgivelser. Formeringen kan være seksuell, som hos mennesker, eller aseksuell som ved enkel celledeling. Det er også vanlig å regne tilpasningsevne som et krav, altså evolusjon eller utvikling ved naturlig utvalg.

Andre definisjoner av liv inkluderer evnen til å reagere på omgivelsene og være bygd opp av komplekse molekyler som viser en høy grad av organisasjon. At dette ikke alltid er like lett å definere ute i naturen, viser eksempelet virus. De ørsmå tingene som bl.a. gir deg forkjølelse har ikke noe eget stoffskifte, og kan ikke reprodusere seg selv men må isteden få celler de invaderer til å gjøre jobben.

Men samtidig er virus istand til å reagere på sine omgivelser og tilpasse seg miljøet ved evolusjon.  Virus defineres ofte som et slags stadium mellom liv og ikke-liv, og er en nyttig påminnelse om at vi bør ha et åpent sinn når vi leter etter liv på Mars og andre planeter. Det som ser ut som en stein for en astronaut, kan vise seg å være en livsform som er basert på prinsipper vi ennå ikke kjenner til.

Hva trenger levende organismer?

Selv om vi ikke finner liv, kan vi gjette oss til hvor sannsynlig det er ved å ta utgangspunkt i hva organismer trenger for å overleve. Vi vet at jordisk liv er avhengig av flytende vann, tilgang til visse grunnstoffer og en energikilde. Stoffskiftet viser oss hvor viktige disse elementene er. Stoffskifte trenger et medium, noe molekylene som deltar i det kan bevege seg rundt i.

Vann er et utmerket medium for stoffskiftet. Det er lett tilgjengelig på mange planeter, det er et godt løsemiddel og det er flytende ved temperaturer som ikke skader de kompliserte molekylene som er så viktige for liv. Det er altså ingen tilfeldighet at mesteparten av kroppsvekten din er vann.

Stoffskiftet involverer mange grunnstoffer, men noen av dem er viktigere enn andre: karbon, hydrogen, nitrogen, oksygen og svovel. Dette er atomer som det finnes mye av på Jorda og som lett inngår forbindelser med andre atomer. Karbon er spesielt viktig, det utgjør «ryggraden» i DNA-molekylet og andre kompliserte livsmolekyler på Jorda. Det har vært spekulert på om andre atomer kan danne grunnlag for liv. Et eksempel er silisium, som kjemisk sett minner mye om karbon.

Energi blir ofte beskrevet som «det som får ting til å hende» i naturen. Uten energi får vi ingen kjemiske reaksjoner, intet stoffskifte og dermed ikke liv. Den vanligste energikilden på Jorda er sollyset, som utnyttes av talløse organismer via fotosyntesen. Men jordiske organismer får også energi fra molekyler via stoffskiftet (for eksempel ved å spise andre organismer) og varmeenergi fra varme kilder.

Mars har ikke flytende vann

Den lave temperaturen på Mars (-55 °C i snitt) betyr at det neppe finnes vann i flytende form noe sted nær overflaten. Dette støttes av målinger av atmosfæren, som er hundre ganger tynnere og over tusen ganger tørrere enn Jordas. Åpent vann på Mars ville fort koke bort på grunn av det lave trykket. Stoffskifte og andre biologiske prosesser som krever vann kan altså ikke foregå nær overflaten til Mars.

Lav temperatur i seg selv er også et hinder for liv. På Jorda avtar antall arter og biologisk aktivitet på land kraftig jo nærmere polene man kommer. Tydeligst ser vi dette i tørre dalene nær McMurdo-sundet i Antarktis, som ofte brukes som en modell for Mars. Her sørger lokalt klima og geografi for at nedbør ikke blir liggende, samtidig som temperaturen er svært lav. De tørre dalene er det eneste stedet på kloden der det ikke er funnet aktivt mikroskopisk liv i bakken.

Den tynne atmosfæren gir ingen beskyttelse

Atmosfæren på Mars har et trykk ved overflaten på under 1% av Jordas, og består i all hovedsak av CO₂, med mindre mengder argon og nitrogen og litt oksygen. Sammensetningen er et hint om at det i alle fall ikke foregår fotosyntese på planeten, her er det ingenting som «spiser» CO₂ og slipper ut oksygen. Oksygenmangelen fører også til at Mars ikke har noe ozonlag, og dermed treffer Solas UV-stråler bakken med nesten full styrke.

Energien i UV-strålingen er kraftig nok til å bryte ned de kompliserte molekylene som trengs for å danne liv. Så selv om grunnstoffene som trengs for å lage liv finnes på overflaten, får de aldri sjansen til å slå seg sammen på den riktige måten.  Atmosfæren er også for tynn til å bremse kosmisk stråling, som når helt ned til bakken. I tillegg mangler Mars det sterke magnetfeltet som beskytter Jorda mot partikkelstråling fra Sola.

Tilsammen gjør dette at bakgrunnstrålingen på Mars blir 100 ganger høyere enn på Jorda , og enda høyere enn dette når Sola har et strålingsutbrudd. Denne typen stråling består av elementærpartikler som flyr enormt raskt og som kan treffe og skade molekylene i levende organismer. I verste fall er det dødelig, i mindre alvorlige tilfelle fører det til skadelige mutasjoner og celleforandringer. Det er grunnen til at det er økt risiko for kreft på Mars.

Jorda på Mars kan være giftig

Jordsmonnet på Mars består stort sett av regolitt, løsmasser av vulkanstein. Regolitten som dekker det meste av overflaten inneholder ingen kompliserte organiske forbindelser, noe som er en sterk indikator på manglende liv. Slike forbindelser er både en livsnødvendighet og et biprodukt av biologisk aktivitet. Det regolitten derimot ser ut til på inneholde er perklorater, en kjemisk forbindelse som vi vet er helseskadelig for mennesker.

Perklorater ble første gang oppdaget av Phoenix-sonden som landet i 2008, men er siden funnet mange steder på kloden. Idag tror man at stoffet blir til når UV-stråling fra Sola treffer klorholdige mineraler på Mars. Kombinasjonen av perklorat, hydrogenperoksid (som også er funnet på Mars) og jernoksyder (rust) blir en cocktail som effektiv dreper bakterier. Den vil også skape vansker for eventuelle kolonister fra Jorda som ønsker å dyrke mat i regolitt.

Kan livet på Mars gjemme seg under bakken?

Vi vet etterhvert svært mye om forholdene på overflaten til Mars, og det vi har funnet taler imot liv. Men på Jorda finnes det også mye liv under bakken, en del av det under forhold som tidligere ble sett på som direkte livsfiendtlige. Ekstremofile bakterier kan leve langt inne i steiner, i kokende vann, stummende mørke og til og med i kjølevannet tett innpå atomreaktorer. Rundt varme kilder på store havdyp finnes det blomstrende kolonier av liv som aldri har sett sollys, og det har fått biologer til å utvide leteområdet for liv utenfor Jorda.

Ekstremofile organismer kan kanskje finnes under isen på Jupiter-månen Europa, eller under bakken på Mars. Mange meter under regolitten vil marsianske mikroorganismer være godt beskyttet mot strålingen som steriliserer overflaten, men det er fremdeles for kaldt til at vann er flytende. Det er funnet spor etter eldgamle varme kilder, men man regner med at all vulkansk aktivitet på Mars stanset for titalls millioner av år siden. Sjansene for å finne en «varm flekk» nær overflaten er ganske liten, med andre ord.

Helt utenkelig er det likevel ikke at organismer som levde nær vulkanene mens de var aktive, kan ha klart seg til våre dager. Vi vet at jordiske bakterier kan ligge i «dvale» i hundretusener av år, og forholdene på Mars kan ha favorisert organismer med slike egenskaper. Dette er en av grunnene til at lavatunneler på Mars har fått endel oppmerksomhet fra forskere. Slike tunneler oppstår ved vulkaner og danner naturlige huleformasjoner som også beskytter mot stråling. Av denne og andre grunner er de et naturlig mål for astronauter på Mars.

Fantes det liv på Mars i fortiden?

Mars viser mange tegn til å ha vært varmere og våtere i fortiden. Mest kjent er de uttørkede elveleiene som er observert av satellitter i bane, men marsbilene Spirit, Opportunity og Curiosity har også funnet mineraler som vanligvis dannes i forbindelse med vann. For fire milliarder år siden hadde Mars mange aktive vulkaner, og som på Jorda ville det ha ført til massive utslipp av gasser som dannet en  tykk atmosfære.

Planeten hadde et sterkere magnetfelt som skjermet overflaten mot stråling og hindret at atmosfæren forsvant ut i rommet. Det store spørsmålet er hvor varm planeten var, og hvor lenge den varme fasen varte. Her varierer anslagene mye. Men funn av sedimentære (lagdelte) bergarter og steiner som ser ut til å være rundslipt av vann tyder på at den vannrike perioden kan ha vart i mange hundre millioner år. Hvis det stemmer, ville liv på Mars hatt god tid til å oppstå og utvikle seg.

Men dette er bare vitenskapelige spekulasjoner. Det vi trenger nå er bevis i form av fossiler. Foreløpig har ikke rombilene som kjører rundt på planeten funnet noe som ligner på spor etter utdødd liv, men med tanke på hvor lite av overflaten de har rukket å utforske er dette ikke uventet. Tilsammen har Spirit, Opportunity og Curiosity kjørt ca 66 km på Mars. Det har gjort det mulig for dem å ta nærbilder av rundt 10-20 kvadratkilometer av overflaten. Mars har et areal på 144,8 million km², vi har med andre ord vi undersøkt en titusendels prosent av den synlige overflaten. Hva som skjuler seg noen centimeter under bakken aner vi ingenting om.

Forhåpentligvis vet vi mer etter at ExoMars-bilen lander i 2021. Den skal lete etter tegn på tidligere liv på Mars, blant annet ved å borre dypt ned i bakken og hente opp prøver fra soner som er mindre påvirket av stråling. Regolittprøvene skal analyseres for spor etter organiske molekyler, og man skal også forsøke å få et klarere bilde av hvordan geologisk aktivitet og klimaendringer har påvirket forholdene for liv. NASA-rombilen Mars 2020  kommer frem omtrent samtidig, den skal også ta kjerneprøver fra bakken og lete etter tidligere mikroskopisk liv med mange ulike instrumenter.

Hvorfor er det viktig å finne (eller ikke finne) liv på Mars?

Eksisterende eller utdødd liv på Mars vil være en av de viktigste vitenskapelige oppdagelsene i historien. Vi vil få et nytt perspektiv på hvordan livet oppsto på vår egen planet og hvor vanlig det er i universet. Kanskje bruker Mars-organismer andre typer molekyler til å reprodusere seg og lage energi. Eller kanskje minner arvestoffet og stoffskiftet deres om jordiske organismers, det støtter i så fall  teorier om at bakterier kan ha blitt fraktet rundt i Solsystemet på meteoritter som ble slengt ut i rommet etter store nedslag.

Oppdagelsen får også konsekvenser for en koloni på Mars. FNs romtraktat, som definerer lov og rett i verdensrommet, har en artikkel som forplikter land som utforsker Mars til å ikke forurense Mars med jordiske bakterier. Bosetter vi oss på Mars er det ikke til å unngå at talløse andre organismer følger med. Miljøet rundt en Mars-koloni vil raskt bli kontaminert av jordiske bakterier og andre mikroorganismer.

Finner vi liv kan det gi Mars-kolonien kjærkommen inntekt, fordi informasjonen i arvestoffet til en marsiansk organisme vil ha stor verdi for bioteknologiselskaper. Selv fossilfunn kan bli viktig i så måte. Mars-fossiler kan få så stor verdi for jordiske museer og samlere at det blir det eneste fysiske produktet det vil lønne seg å eksportere tilbake til Jorda.

Dersom vi med stor sikkerhet kan si at liv ikke finnes på Mars, blir det lettere å bygge opp en koloni på Mars. Kolonistene kan gjøre større inngrep i naturen, som å sette ut genmodifiserte organismer under åpen himmel. Man kan også begynne på den omfattende og langsomme prosessen som kalles terraforming.

Eksterne kilder

Store Norske Leksikon om definisjonen av liv
Wikipedia-artikkel om liv på Mars
Space.com sin artikkel om liv på Mars
Wikipedia-artikkel om metabolisme (stoffskifte)
Det russisk/europeiske samarbeidsprosjektet ExoMars skal lete etter tegn på at liv har eksistert på Mars
NASA-sponden Mars 2020 skal også lete etter tegn på tidligere liv
AstroMaria har en bra posting om hvor langt vi har kjørt på ulike kloder