Eίναι ο Πλανήτης Άρης, η ‘’νέα γη’’ για την ανθρωπότητα;

18 Φεβρουαρίου 2021, πλανήτης Άρης– Το διαστημικό ρόβερ της NASA Perseverance προσεδαφίστηκε στις 22:56 ώρα Ελλάδος με απόλυτη επιτυχία, σηματοδοτώντας ένα βήμα- ορόσημο για την ανθρωπότητα και ειδικά για την κατάκτηση του Διαστήματος, με τις εικόνες σε απευθείας μετάδοση να κάνουν τον γύρο του διαδικτύου και να συγκλονίζουν! Ποια είναι η σημασία της προσεδάφισης για τη Γη και τι αναμένουμε στο μέλλον; Απαντήσεις σε καίρια ερωτήματα μπροστά σε μια νέα πραγματικότητα από τον Διεθύνοντα Σύμβουλο ΝοRCEL- Εθνικό αντιπρόσωπο του ΕΑΝΑ (Ένωση Ευρ. Δικτύου Αστροβιολόγων) για την Ελλάδα, Ηλία Χατζηθεοδωρίδη.

Ποια είναι η σημασία της προσεδάφισης του Perseverance στον Άρη;

Η εξερεύνηση του πλανήτη Άρη αποτελεί για τον άνθρωπο το ορόσημο εκείνο που του δίνει την δυνατότητα να σκέφτεται πλέον πως μπορεί σύντομα να γίνει ένα διαπλανητικό είδος.

Ειδικότερα, η επιτυχής προσεδάφιση του Perseverance είναι το ορόσημο για δύο πράγματα: ένα είναι ότι έχουμε μάθει ήδη πολλά για τα διαπλανητικά ταξίδια και με βεβαιότητα πλέον μπορούμε και πατάμε πάνω στη επιφάνεια άλλων πλανητών χωρίς λάθη. Το άλλο είναι ότι με το σχεδιασμό αποστολών συλλογής εδάφους και πετρωμάτων από τον πλανήτη, σαν αυτήν του Mars 2020 και μέσω του Perseverance, και των διάδοχων αποστολών επιστροφής αυτών των δειγμάτων στην γη, ερχόμαστε σε πιο άμεση επαφή με αυτούς τους πλανήτες.

Επιστροφή βέβαια δειγμάτων πετρώματος είχαμε και από άλλες αποστολές, όπως από την Σελήνη ήδη εδώ και πολλά χρόνια, ή πρόσφατα με το Hayabusa 2 από τον αστεροειδή Ryugu, ενώ περιμένουμε το Osiris Rex να φέρει τα δείγματα που μάζεψε από τον αστεροειδή Bennu. Ο Άρης όμως είναι διαφορετικός. Είναι ένας πλανήτης που πλέον είμαστε σίγουροι ότι κάποτε είχε μια πυκνή ατμόσφαιρα και πολύ νερό. Παρόλο που τώρα μας φαίνεται νεκρός και παγωμένος, ίσως με την χρήση της τεχνολογίας που διαθέτουμε ήδη ή αυτή που σχεδιάζουμε να δημιουργήσουμε, να μπορέσουμε να κάνουμε χρήση όλων των φυσικών πόρων που ακόμη διαθέτει ο πλανήτης ώστε να αναπτύξουμε μικρές και ελεγχόμενες αποικίες που θα μας φιλοξενήσουν, ίσως και σαν μόνιμο σπίτι μας.

Τι μπορούμε να περιμένουμε μετά από αυτό;

Η επιτυχής προσεδάφιση του οχήματος Perseverance στον κρατήρα Jezero (Τζέζερο), ή ‘Percy’ όπως το λένε στην NASA, σηματοδοτεί και πολλές άλλες μελλοντικές αποστολές. Ήδη στην παρέα των δορυφόρων γύρω από τον Άρη προστέθηκαν και ο Ινδικός δορυφόρος Mangalyaan (αποστολή ΜΟΜ – Mars Orbiter Mission) και ο Κινέζικος Tianwen-1 ο οποίος σύντομα θα επιχειρήσει να προσεδαφίσει στην επιφάνεια του Άρη ένα σταθερό σταθμό και ένα όχημα. Επίσης, και τα Αραβικά Εμιράτα μπαίνουν στον παιχνίδι με το δορυφόρο Hope, και πλέον ο Άρης γίνεται ένας τόπος για όλα τα έθνη.

Από τα οχήματα, το Perseverance έχει κάποιες δυνατότητες να ανιχνεύσει πιθανά ίχνη ζωής, ωστόσο ο πραγματικός ‘αστροβιολόγος’ της παρέας θα είναι το Ευρωπαϊκό Rosalind Franklin της αποστολής ExoMars 2022 της ESA που θα προσεδαφιστεί στο Oxia Planum (Chryse basin), με την μοναδική δυνατότητα να αναζητήσει την ζωή σε μεγαλύτερο βάθος στο υπέδαφος του πλανήτη, μέχρι και στα δύο μέτρα. Μετά από τα παραπάνω, προγραμματίζονται πολλές άλλες σημαντικές αποστολές με στόχο να φέρουν στην Γη τα δείγματα του Άρη που το Perseverance θα έχει επιλέξει και θα έχει διαφυλάξει σε ειδικούς δειγματοσυλλέκτες, τους οποίους θα αφήσει στην επιφάνεια για να περισυλλεγούν αργότερα. Παράλληλα, για πρώτη φορά θα δοκιμάσουμε το πως θα επιστρέψουμε από τον πλανήτη.

Από επιστημονική άποψη, γιατί παρουσιάζει τόσο ενδιαφέρον ο πλανήτης Άρης;

Όλη η έρευνα και όλα τα στοιχεία που συλλέξαμε μας δείχνουν ότι δεν πρέπει πλέον να έχουμε αμφιβολίες για το ότι ο Άρης κάποτε ήταν ένας ζεστός και υγρός πλανήτης, όμοιος με την Γη μας την ίδια περίοδο. Υπάρχουν ισχυρότατες ενδείξεις ότι είχε ωκεανούς και πολλές αλμυρές λίμνες, ενώ υπήρχε υδρολογικός κύκλος, και θα πρέπει επίσης να υπήρχε ικανή συγκέντρωση προβιοτικών οργανικών μορίων εκ των οποίων θα μπορούσαν να σχηματιστούν οι πρώτοι μικροοργανισμοί, όπως έγινε και στην Γη. Και αυτό μπορεί να συνέβη πολύ γρήγορα, όσο γρήγορα δηλαδή έγινε και στην Γη μας. Με την έρευνα της αστροβιολογίας αναγνωρίζουμε πλέον μέσα σε πετρώματα της Γης απολιθώματα μικροοργανισμών που χρονολογούνται στα 3.6 με 3.8 δισεκατομμύρια έτη, και ίσως και πιο νωρίς.

Βέβαια, ο Άρης δεν εξελίχθηκε γεωλογικά όπως η Γη ώστε να βοηθήσει στην εξέλιξη των πιθανών πρώτων αρειανών μικοροργανισμών. Αυτός ψύχθηκε πολύ γρήγορα και γρήγορα επίσης έχασε κάθε πιθανό πρώιμο  τεκτονισμό, και σχεδόν άμεσα έχασε και το μαγνητικό του πεδίο, και όλα αυτά συντέλεσαν στο να χάνεται με γρήγορο ρυθμό η ατμόσφαιρά του. Μη έχοντας πλέον καμία ασπίδα προστασίας από την κοσμική ακτινοβολία και μια εσωτερική πηγή θερμότητας για να συντηρήσει τους πετρολογικούς και γεωχημικούς κύκλους, η όποια ζωή πιθανώς είχε δημιουργεί δεν μπόρεσε να συνεχίσει να υπάρχει, ιδιαίτερα στην επιφάνεια του πλανήτη. Ελπίζουμε όμως πως αυτή διέφυγε και διασώθηκε στο υπέδαφος του Άρη, όπως κάνουν πολλοί οργανισμοί πάνω στην γη μας, και έμεινε εκεί προστατευμένη. Αυτό έμμεσα μπορεί να μας το δείξει το Perseverance, αλλά πολύ καλύτερα ελπίζουμε ότι θα μας το δείξει το Rosalind Franklin, τρυπώντας σε μεγάλο βάθος με το τρυπάνι που διαθέτει, και παίρνοντας δείγμα από εκεί για μετρήσεις στον φασματογράφο μάζας MOMA. Ίσως τελικά ο Άρης να μας αποκαλύψει τα μυστικά του πιο νωρίς τελικά, δηλαδή πριν φέρουμε δείγματα πετρωμάτων πίσω στην Γη.

Θα μπορούσε πράγματι να υπάρχει ακόμη ζωή στον Άρη;

Αν και στην επιφάνεια του πλανήτη τα οργανικά μόρια καταστρέφονται γρήγορα λόγω του ότι κάθε μορφή ζωής περνά από ένα έντονο οξειδωτικό στρες κάτω από το οποίο δεν μπορεί να διατηρηθεί αποτέλεσμα την ισχυρής ακτινοβολίας UV, υπάρχει η δυνατότητα Αρειανή ζωή να διατηρείται στο υπέδαφος. Εκεί όχι μόνο μπορεί να προστατευτεί από την ακτινοβολία, αλλά να βρει και πηγές ενέργειας για να διαβιώσει.

Η έντονη ακτινοβολία στην επιφάνεια του Άρη δημιουργεί μια ζώνη χημικών αντιδράσεων οξειδοαναγωγής στο υπέδαφος. Αυτές οι αντιδράσεις δίνουν ενέργεια για τον μεταβολισμό κάποιων πρωτόγονων μικροοργανισμών. Όμοιες αντιδράσεις μπορούν να δημιουργηθούν και κατά την εξαλλοίωση πρωτογενών ορυκτών κατά την κυκλοφορία ζεστών, υδροθερμικών δηλαδή, διαλυμάτων στις ρωγμές τους. Υπάρχουν πολλοί μικροοργανισμοί στην Γη που χρησιμοποιούν τέτοιες αντιδράσεις για τον μεταβολισμό τους, και τέτοιους αναμένουμε και στον Άρη, ή τουλάχιστον κάποια απολιθώματα αυτών σε πολύ παλαιά πετρώματα που δεν ανακυκλώθηκαν όπως έγινε στην Γη λόγω των τεκτονικών κινήσεων των ηπειρωτικών πλακών.

Το πως όμως τέτοια περιβάλλοντα υδροθερμικών πεδίων μπορούν να υπάρχουν ακόμη και στην πολύ πρόσφατη ιστορία του Άρη το έχουμε δημοσιεύσει πριν λίγα χρόνια. Σε έναν από τους πιο γνωστούς Αρειανούς μετεωρίτες, τον μετεωρίτη Νάκλα (Nakhla) που έπεσε το 1911 στην Αλεξάνδρια της Αιγύπτου, βρήκαμε δευτερογενή ορυκτά που προκύπτουν από την υδροθερμική εξαλλοίωση αρχικών ορυκτών όπως ο ολιβίνης και ο πυρόξενος, αλλά και ορυκτά που έδειχνα ότι η περιοχή είχε υποστεί ένα μεγάλο σοκ από πτώση αστεροειδούς και θέρμανε όλη την περιοχή, ενώ ο πάγος που βρίσκεται στο υπέδαφος έλιωσε και άρχισε να κυκλοφορεί σαν ζεστό, ρευστό νερό.

Τι ακριβώς θα κάνει το Perseverance στον Πλανήτη;

Όλοι πλέον έχουμε ακούσει ότι το Perseverance θα επισκεφτεί τον κρατήρα Jezero, ο οποίος μετά την δημιουργία του συγκέντρωσε πολύ ρευστό νερό και δημιούργησε στην περιφέρειά του τουλάχιστον ένα εμφανές κανάλι εισόδου του νερού, έναν ποταμό δηλαδή και ένα δέλτα ποταμού, και ένα δεύτερο κανάλι αποστράγγισης. Άρα υπήρχαν μάζες νερού, πιθανότατα όχι συνεχόμενες αλλά περιστασιακά μετά από μεγάλα γεγονότα όπως η πτώση μετεωριτών και η δημιουργία κρατήρων, που εισέρχονταν στον κρατήρα και αποθέτανε πετρώματα στο δέλτα. Άρα, όπως και σε ανάλογα ιζηματογενή πετρώματα της Γης, αναμένουμε να υπάρχει συγκέντρωση διαφορετικών πετρωμάτων από τις γύρω περιοχές που τα συνέλλεξαν αυτοί οι ποταμοί κοντά στο σημείο που προσεδαφιστήκαμε. Στόχος μας δηλαδή είναι να συλλέξουμε διαφορετικά πετρώματα που θα μας πληροφορήσουν για όσο το δυνατόν περισσότερες γεωλογικές διεργασίες πάνω στον Άρη. Επίσης, με τον ίδιο τρόπο υπάρχει συγκέντρωση οργανικών στα ιζηματογενή και η πιθανότητα δημιουργίας και διατήρησης της ζωής είναι μεγάλη. Ταυτοχρόνως με την ύπαρξη νερού, αυτοί οι μικροοργανισμοί μπορούν να δημιουργήσουν αποικίες που θα είμαστε πολύ τυχεροί αν τους συλλέξουμε και τους φέρουμε πίσω στην Γη.

Τα όργανα που διαθέτει το Perseverance είναι περισσότερο ικανά να δώσουν την ορυκτολογική και πετρολογική πληροφορία που χρειαζόμαστε ώστε να επιλέξουμε τα πιο αντιπροσωπευτικά δείγματα. Η δυνατότητα αναζήτησης ζωής μέσω βιοϋπογραφών θα γίνει με την συνδυαστική ανάλυση των διαφόρων οργάνων που φέρει το όχημα και την καλή διαχείριση της πληροφορίας που θα πάρουμε από αυτά. Από τα όργανα που διαθέτει το όχημα το ποιο εξειδικευμένο για αυτήν την δουλειά είναι το όργανο SHERLOC. Πολύ καλή οπτική και γεωλογική επισκόπηση της περιοχής θα γίνει με το πλήθος καμερών, ραντάρ και αναλυτικών συστημάτων χημείας και ορυκτολογίας που διαθέτει, αλλά και καλή μελέτη των συνθηκών περιβάλλοντος με τους αισθητήρες που έχει. To ελικόπτερο Ingenuity είναι περισσότερο μια δοκιμή για πτήση στην ατμόσφαιρα του Άρη, ενώ ένα άλλο όργανο, το MOXIE, θα δοκιμάσει την τεχνολογία μετατροπής του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας σε οξυγόνο, κατευθείαν από την ατμόσφαιρα του Άρη. Γενικά, έχουμε έναν πολύ καλό συνδυασμό οργάνων για να κατανοήσουμε το περιβάλλον από το οποίο θα συλλέξουμε τα δείγματα και θα αποφασίσουμε ποια θα είναι αυτά, αλλά να δοκιμάσουμε και νέες τεχνολογίες.

Ποιες είναι οι δυνατότητες της Ελλάδας να συμμετέχει σε τέτοια έρευνα;

Για να συμμετέχει η Ελλάδα σε μια τέτοια έρευνα πρέπει να αλλάξει φιλοσοφία στο που θα επενδύσει στο μέλλον, επιλέγοντας μεταξύ των επιστημών θεματικούς πυλώνες τους οποίους θα υποστηρίξει συστηματικά. Οι περιπτώσεις της Πλανητολογίας και της Αστροβιολογίας θα μπορούσαν να είναι ένας τέτοιος πυλώνας, μια και έχουμε ήδη σαν ομάδα αναπτύξει ένα τεράστιο διεθνές δίκτυο γύρω από αυτόν τον τομέα. Καταφέραμε σαν ομάδα να εισάγουμε αυτά τα θέματα στην Ελλάδα, και σε ερευνητικό επίπεδο, μέσω π.χ. της λεπτομερούς έρευνας μετεωριτών από τον Άρη, τα μόνα δείγματα πετρωμάτων που έχουμε ακόμη από τον πλανήτη.

Για παράδειγμα, βασιζόμενοι στην ανακάλυψη ομάδας ορυκτών σε αρειανούς μετεωρίτες που έγινε ήδη εδώ και πάνω από 30 έτη, αποδείξαμε την ύπαρξη νερού σε αλμυρές λίμνες στον πλανήτη, και σε συνθήκες συμβατές με την ζωή, όπως την γνωρίζουμε να υπάρχει πάνω στην Γη. Νέες ενδιαφέρουσες ανακαλύψεις έγιναν, όπως για παράδειγμα ορυκτών φάσεων που επιβεβαιώνουν την ύπαρξη υδροθερμικών πεδίων που δημιουργούν κατάλληλα περιβάλλοντα για την ζωή, ακόμη και στην πολύ πρόσφατη ιστορία του πλανήτη, καθώς και των μηχανισμών δημιουργίας αυτών. Αναπτύξαμε οργανολογία και εξελίσσουμε μεθοδολογίες για την αναγνώριση βιοϋπογραφών και άλλων χημικών υπογραφών ενδείξεων για οργανικά στο ηλιακό μας σύστημα, και δοκιμάσαμε αυτές σε φάσματα μάζας από μικροτεμαχίδια πετρωμάτων που προέρχονται από τον κομήτη 67P/Churyumov-Gerasimenko της αποστολής Rosetta της ESA.

Συμπληρώνουμε ήδη μια δεκαετία που, σε συνεργασία με εργαστήρια του εξωτερικού, στείλαμε ζωντανούς μύκητες και σπόρους αυτών στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) και μελετήσαμε τους μηχανισμούς ανάπτυξης και την βιωσιμότητα αυτών σε συνθήκες μικροβαρύτητας. Όλη η έρευνα, πριν και μετά την αποστολή, έγινε στα εργαστήριά μας, στο ΕΜΠ.

Έχουμε οργανώσει το πρώτο και μοναδικό συνέδριο αστροβιολογίας στην Ελλάδα, και συνεχίζουμε με την συμμετοχή μας σαν μέλη συντονιστικών ομάδων Ευρωπαϊκών δικτύων όπως είναι το ΕΑΝΑ (European Astrobiology Network Association) και το EAI (European Astrobiology Institute), ενώ προσωπικά είμαι ιδρυτικό μέλος του επιστημονικού δικτύου NoRCEL (Network of Researchers on the Chemical Evolution of Life) που διερευνά την αρχή της ζωής στο σύμπαν. Είμαστε επίσης και σε ομάδες εργασίας διαστημικών αποστολών, όπως το ARIEL, μια αποστολή που θα διερευνήσει ατμόσφαιρες εξωπλανητών. Φυσικά κάνουμε μεγάλη προσπάθεια διάχυσης αυτής της γνώσης στην Ελλάδα, σε όλες τις ηλικίες, και συμβουλεύουμε το πλήθος φοιτητών που αναζητούν ευκαιρίες προς αυτές τις κατευθύνσεις και τελικά βρίσκουν διέξοδο μέσω της ομάδας μας.