Bude Curiosity pátrat po marťanech?

6.8.2012 ráno o půl osmé (5:31 UTC) úspěšně přistálo na Marsu americké vozítko Curiosity (MSL - Mars Science Laboratory). To je samozřejmě událost takového významu, že ji neopomenou připomenout prakticky všechny významné zpravodajské servery i další média. A do koloritu zpravodajského frmolu okolo přistání na Marsu vždy patří na prvním místě zdůraznit, že hlavním cílem mise je pátrat po životě na Marsu. Stačí si dát do vyhledávače slovo "život" a "Curiosity", popř. cizojazyčné ekvivalenty. Protože mezi vědecké úkoly nepatří ve skutečnosti pátrání po životě, ale zkoumání toho, jestli Mars byl, či je, obyvatelnou planetou, rozhodl jsem se, že udělám výjimku a napíšu příspěvek, který nebude o nějakých mých nových obrázcích, ale ve kterém budu spílat médiím a proklínat novináře, že si poctivě neschánějí informace. Nakonec jsem ale zjistil, že vědci si skutečně brousí zuby na možnost, že by našli život, ať už současný či minulý, takže příspěvek nakonec nespílá, ale vysvětluje (aspoň doufám).

Obrázek/Figure 1.
Anaglyph of the Gale crater based on DTM from HRSC camera images. MSL landing site is located approx. in the black circle. North is up and resolution is 50 m/pix.
Kredit/Credit: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)/K. Gwinner/Daniel Macháček.

Curiosity ("Zvídavost") přistála v kráteru Gale, který leží na hranici dvou velmi rozdílných území - Terra Cimmeria a Elysium Planitia (kráter i místo přistání lze nalézt v mé mapě Marsu, kterou jsem před dvěma dny aktualizoval). Tento kráter si můžete prohlédnout ve 3D na stereogramu (anaglyf) na obr.1. Obrázek byl vytvořen z digitálního modelu terénu (DTM) vytvořeném ze snímků kamery HRSC sondy Mars Express. Anaglyf byl vygenerován programem MicroDEM. Rozlišení je 50 metrů na pixel. MSL přistála přibližně v oblasti vyznačené černým kroužkem vlevo nad centrální horou (Aeolis Mons). Tato hora je nesporně dominantou kráteru a tyčí se do výše asi 5,5 kilometru nad okolní terén, takže je srovnatelná s nejvyššími vrcholky na Zemi. Z hlediska možnosti dřívějšího výskytu života jsou ale zajímavější jiné útvary. V okolí kráteru Gale jsou patrné kanály a jeden velký dokonce ústí do samotného kráteru. Je tedy možné, že se zde v minulosti nacházelo větší množství vody, což nakonec potvrzují i záběry ze zobrazovacích spektrometrů okolo Marsu obíhajících družic, které zjistily na jeho dně hydratované minerály (pěkný přehled s obrázky je třeba zde).

Obrázek/Figure 2.

Scientific instruments on the MSL (Curiosity) rover.
Kredit/Credit: NASA/JPL.

Mít alespoň teoretickou šanci najít na cizí planetě život, či nějaké pozůstatky minulého života, vyžaduje sadu sofistikovaných vědeckých experimentů opírajících se o velmi citlivé přístroje. A takových má Curiosity na palubě hned několik (viz obr.2) (viz třeba Grotzinger et al., 2012 nebo MSL Science Corner). Zde je jejich seznam s velmi stručným popisem:

• APXS (Alpha-Particle X-ray Spectrometer)
  Rentgenový spektrometr, který detekuje specifické rentgenové záření indukované ve zkoumaných materiálech proudem alfa částic (zdrojem je curium 244). Je umístěn na robotickém rameni. Umožňuje zjistit výskyt jednotlivých chemických prvků zhruba od 100 ppm (liší se dle prvku).
• ChemCam (Laser-Induced Remote Sensing for Chemistry and Micro-imaging)
  Kombinuje laserový spektrometr typu LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectrometer) s kamerou RMI (Remote Micro-Imager). Zatímco laserový spektrometr určuje chemické složení povrchové vrstvičky povrchu na vzdálenost až 7 metrů, RMI pořizuje snímky (1024×1024 pixelů) stejné oblasti při rozlišení 0,7 mm, což umožňuje zasadit celé měření do širšího kontextu.
• CheMin (Chemistry and Mineralogy)
  Součást analytické laboratoře na palubě MSL. Zkoumá vzorky metodou rentgenové difrakce a fluorescence. Určuje mineralogické složení vzorků a to i v případě, že obsahují více různých minerálů.
• DAN (Dynamic Albedo of Neutrons)
  Aktivní/pasivní neutronový spektrometr určený k měření výskytu látek obsahujích vodík (hydratované minerály, vodní led) do hloubky asi 1 metr pod vozítkem.
• MAHLI (Mars Hand Lens Imager)
  Barevná kamera umístěna na robotickém rameni. Je schopná zaostřit na objekty vzdálené od vzdálenosti 20,4 mm až po nekonečno. Rozlišení je z nejbližší vzdálenosti 13,9 mikrometrů při velikosti snímku 1600×1200 pixelů. Sada bílých a UV diod umožňuje fotit i v noci a také pátrat po fluorescenčních materiálech.
• MARDI (Mars Descent Imager)
  Sestupová barevná kamera. Pořizovala snímky sestupu (1648×1200 pixelů při ~4 snímcích za sekundu) od doby těsně před odhozením tepelného štítu až po pár minut po přistání. V budoucnu může snímkovat terén pod vozítkem. Rozlišení bylo asi 75 cm z výšky jeden kilometr.
• Mastcam (Mast Camera)
  Dvojice barevných kamer umístěných 1,97 metru nad povrchem Marsu na stožáru RSM (Remote Sensing Mast). Jedna z kamer má ohniskovou vzdálenost 34 mm a rozlišení zhruba 22 cm na jeden kilometr, druhá kamera 100 mm a rozlišení 7,4 cm na jeden kilometr. Kamery pořizují snímky s rozlišením 1200×1200 pixelů a video při rozlišení 1280×720 a ~8-mi snímcích za sekundu (~8 fps) nebo 1200×1200 a ~4 fps.
• RAD (Radiation Assessment Detector)
  Analyzátor energetických částic. Sleduje galaktické kosmické záření, nabité částice ze Slunce, sekundární neutrony a další částice vznikající přímo na povrchu Marsu nebo v atmosféře. Umožní přesněji odhadnou radiační zátěž pro případné budoucí lidské průzkumníky Marsu.
• REMS (Rover Environmental Monitoring Station)
  Soustava několika přístrojů sledujících šest parametrů prostředí - rychlost a směr větru, relativní vlhkost atmosféry, tlak, teplotu atmosféry a povrchu, ultrafialové záření.
• SAM (Sample Analysis at Mars)
  Součást analytické laboratoře MSL obsahující tři přístroje - kvadrupólový hmotový spektrometr (QMS), plynový chromatograf (GC) a laserový spektrometr (TLS). Umožňuje detekovat i složitější organické sloučeniny (s 15-ti a více atomy uhlíku) a dokonce určit i jejich chiralitu. Citlivost u některých sloučenin je v jednotkách ppb.

Kromě toho byla prováděna měření během průletu atmosférou pomocí experimentu MEDLI (Mars Science Laboratory Entry, Descent, and Landing Instrument), jehož detektory byly umístěny na tepelném štítu. Dále jsou ve výbavě MSL čtyři navigační kamery (Navcam) a čtyři kamery (Hazcam) pomáhající předvídat možné nebezpečné situace (kolize s terénem apod.).

Přístrojové vybavení je tedy bohaté, ale je možné s těmito přístroji zjistit život?
Vědci se vždy rádi připravují na události, které se dají předvídat. A proto není divu, že se našli i takoví, kteří rozebírají právě možnosti detekce tzv. biosignatur, tzn. známek minulého či současného života, pomocí přístrojů na palubě Curiosity (Summons, et al., 2011) . Zde je upravený seznam ze (Summons, et al., 2011), který stručně popisuje možnosti jak a čím (v rámci kterého experimentu) by mohla MSL nalézt stopy po životě, a informací o tom, jak průkazně by se dala takto dokázat existence minulého či současného života na Marsu:

1. Morfologie organismů (určení biosignatur dle tvaru):
   Experiment: MAHLI.
   Organizmy, jejich fosílie či skořápky musí být minimálně 100 mikrometrů velké. Protože předpokládané životní formy na Marsu budou mikroskopické, je pravděpodobnost detekce malá. Případný objev by ale mohl být velmi průkazný.
2. Biogenní sedimenty, mikrobiální povlaky apod.:
   Experiment: MAHLI, MastCam.
   Je málo pravděpodobné, že by podařilo objevit takovou vrstvu, i když snímky z družice MRO ukazují odhalené vrstvy na úpatí Aeolis Mons. Průkaznost objevu by byla střední.
3. Diagnostické organické molekuly, organický uhlík:
   Experiment: SAM, ChemCam (při velkých množstvích).
   Zde existuje velmi dobrá šance, pokud tedy je na Marsu život. Objev by byl velmi průkazný.
4. Isotopické stopy:
   Experiment: SAM.
   Důležitý je kontext měření, výsledky můžou být jen obtížně interpretovatelné. Průkaznost objevu by byla střední.
5. Biomineralizace a látky změněné biologickou činností:
   Experiment: CheMin, možná MAHLI, SAM a APXS.
   Specifické minerály by měly být zjistitelné, užitečné můžou být i fotografie tvarů těchto minerálů (otázkou je, zda má MAHLI dostatečné rozlišení). Průkaznost objevu by byla malá.
6. Netradiční výskyt chemických látek v prostoru:
   Experiment: SAM, CheMin, ChemCam (při velkých množstvích).
   Distribuce prvků jako je uhlík, dusík či síra. Průkaznost objevu by byla malá (samostatně).
7. Výskyt biogenních plynů:
   Experiment: SAM.
   SAM je velmi citlivý přístroj pro detekci biogenních plynů. Průkaznost objevu by byla velká (např. u metanu).

Ze seznamu je patrné, že Curiosity může se štěstím známky života na Marsu objevit, pokud skutečně na Marsu život někdy byl a vyskytoval se i oblasti kráteru Gale. A tak mnozí novináři, snažící se psát co nejsenzačněji, nakonec zase až tak moc nepřeháněli.

Obrázek/Figure 3.

Best to date (few hours old) official mosaic from MSL (MastCam camera). In the center of this image is Aeolis Mons ("Mount Sharp"). Rim of the Gale crater is visible in distance.
Kredit/Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Nakonec menší galerie toho nejlepšího co zatím z MSL došlo na Zemi. Na obr.3 je zatím nejlepší oficiální panoráma z barevných snímků kamery MastCam, které JPL publikovalo sotva před pár hodinami. Uprostřed je vidět úpatí hory Aeolis Mons (neoficiálně "Mount Sharp") s postranními kaňony a pásmem tmavších písečných dun a po krajích mozaiky jsou v dáli patrné okraje kráteru Gale.

Obrázek/Figure 4.

Best to date complete mosaic from MSL by Björn Jónsson. Mosaic was made from Navcam images and then colorized by MastCam images.
Kredit/Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Björn Jónsson.

Obrázek č.4 je asi nejlepší kompletní panoráma, které vytvořil Björn Jónsson ze snímků kamer Navcam, které poté obarvil barvou ze zmenšených snímků kamer Mastcam (snímky v plném rozlišení ještě nebyly v té době k dispozici).

Obrázek/Figure 5.

Amazing anaglyph made from MSL Navcam images by James Canvin.
Kredit/Credit: NASA/JPL/James Canvin.

Zřejmě nejlepším anaglyfem (3D obrázek) pořízeným z paluby MSL je zatím obrázek vytvořený Jamesem Canvinem ze snímků navigačních kamer Navcam (obr.5).

Obrázek/Figure 6.

Rim of the Gale crater from Mastcam images. This mosaic has ~2× better resolution than fig.3.
Kredit/Credit: NASA/JPL/MSSS/Daniel Macháček

Obrázek č.6 je mozaika okraje kráteru Gale ze snímků 34 mm kamery MastCam, které byly zveřejněny před nějakými čtyřmi hodinami. Oproti mozaice z JPL (obr.3) má asi 2× vyšší rozlišení a protože nebyly provedeny žádné operace, které deformují obraz, disponuje plným rozlišením publikovaných "raw" snímků (oproti originálům jsou tyto veřejně dostupné snímky komprimované ztrátovou kompresí, snímky v plné kvalitě budou pro veřejnost dostupné až za několik měsíců).

Posledním příspěvkem do galerie není obrázek, ale video, které vytvořili v Malin Space Science Systems ze snímků, resp. zatím jen jejich náhledů (!) kamery MARDI během sestupu MSL k Marsu. Snímky v plném rozlišení jsou zatím nahrány v paměti MSL a pomalu jsou přetahovány na Zemi. Zhruba za měsíc by měly být staženy všechny. Poté tohle video uvidíme v plném rozlišení 1648×1200 pixelů!

Reference:

(Grotzinger et al., 2012):
Grotzinger, J.P., J. Crisp, A.R. Vasavada, R.C. Anderson, C.J. Baker, R. Barry, D.F. Blake, P. Conrad, K.S. Edgett, B. Ferdowsi, R. Gellert, J.B. Gilbert, M. Golombek, J.Gómez-Elvira, D.M. Hassler, L. Jandura, M. Litvak, P. Mahaffy, J. Maki, M. Meyer, M.C. Malin, I. Mitrofanov, J.J. Simmonds, D. Vaniman, R.V. Welch, and R.C. Wiens, 2012. Mars Science Laboratory mission and science investigation, Space Science Reviews, online first, doi: 10.1007/s11214-012-9892-2. Available here.

(Summons, et al., 2011):
R.E. Summons, J.P. Amend, D. Bish, R. Buick, G.D. Cody, D.J. Des Marais, G. Dromart, J.L. Eigenbrode, A.H. Knoll, D.Y. Sumner, Preservation of Martian organic and environmental records: final report of the Mars Biosignature Working Group. Astrobiology 11, 2 (2011). doi:10.1089/ast.2010.0506. Available here.