Kad astrobiologi runā par dzīvību citviet Saules sistēmā un aiz tās robežām, ļoti bieži izskan frāze – "dzīvība, kādu mēs to pazīstam". Tie nav tikai tāpat vien teikumā "piekabināti vārdi", bet apzināšanās – tā īsti līdz galam dzīvību mēs izpratuši vēl neesam. Pat ne to, kas izcēlusies uz Zemes, kur nu vēl uz planētām, kuru putekļos cilvēka pēdu nospiedumi pagaidām nav atstāti.

Vai mēs, pamanījuši dzīvības atstātās pēdas uz Marsa, tās spēsim atpazīt?

Senākie pierādījumi par dzīvību uz Zemes – vismaz tādi, par kuriem nav pārāk asu domstarpību un viedokļu dalīšanās, – nāk no 3,5 miljardus gadu senas pagātnes. Visas fosilās liecības par iespējamu mikrobioloģisko dzīvību vēl senākā pagātnē miljoniem un miljoniem gadu ilgušos ģeoloģiskajos un citos procesos izmainītas līdz nepazīšanai.

Vairums planētu pētnieku ir vienisprātis – pat pirms vairākiem miljardiem gadu, kad uz Marsa bija daudz blīvāka oglekļa dioksīda atmosfēra, nedaudz siltāks un mitrāks, tostarp pietiekams atmosfēras spiediens, lai šķidrs ūdens Marsa temperatūrā varētu pastāvēt arī virszemē, aizvien ir vairāki iztrūkstošie elementi, lai varētu attīstīties lielas un sarežģītas dzīvības formas. Vairs nav 19. gadsimta otrā puse un 20. gadsimta sākums, kad daļā sabiedrības sajūsmu izraisīja tādu pazīstamu tā laika astronomu kā Pērsivals Louels popularizētā teorija par Marsa "kanāliem", kuru ticams izskaidrojums varot būt tikai inteliģentu dzīvības formu darbība. Diemžēl vai par laimi, bet 1970. gados divas "Viking" misijas zondes šos sapņus sagrāva, atsūtot pirmos jebkad uzņemtos foto no Marsa virsmas. Mūsdienās, kad ap Marsu riņķo vairāki mākslīgie pavadoņi un pa tā virsmu ripo vairāki roveri, ir skaidrs – nekāda sena civilizācija kanālu sistēmu tur rakusi nav. Zinātniskajā kopienā runa ir par mikroskopiskām dzīvības formām, un te nu pamanīt bioloģiskos parakstus kādā trīs miljardus gadu senā minerālā ir daudz, daudz sarežģītāks uzdevums.

"Jebkuras dzīvības pēdas uz Marsa, visticamāk, būs ļoti neviennozīmīgas un grūti atpazīstamas, nevis kaut kas acīmredzams," piesardzīgi mūsu izredzes jau tuvākajos gados beidzot saņemt nepārprotamu atbildi – ir vai nav uz Marsa eksistējusi dzīvība – vērtē "Perseverance" misijā iesaistītais un NASA Reaktīvās kustības laboratorijas Astrobioģeoķīmijas laboratorijas (iespaidīgs nosaukums, vai ne?) direktors Kens Vilifords.

Pat ja "Perseverance" rovers konstatēs tādus bioparakstus, kas uz Zemes atrastu iežu gadījumā tiktu pieņemti kā visai droši pierādījumi senai dzīvībai, Marsa gadījumā zinātniskā kopiena ar galīgiem slēdzieniem, visticamāk, nesteigsies, pirms būs izdevies šos paraugus nogādāt uz Zemes, lai izpētītu jau laboratorijās ar pasaulē spējīgākajiem instrumentiem un metodēm. "Uz spēles vienkārši likts pārāk daudz," par pārsteidzīgu secinājumu izdarīšanu brīdina Vilifords.

Pagaidām vienīgā vieta Visumā, par kuru esam droši, ka tur eksistē dzīvība, ir Zeme. Dzīvības atstāto pēdu atklāšana citviet skaidri apliecinātu – mūsu mājas nav bijusi vienīgā dzīvības oāze Saules sistēmā. Kur nu vēl prātam neaptverami milzīgajā Visumā."Tas būtu ļoti interesants un zinātnisks atklājums, kas parādītu, ka dzīvība var rasties jebkur," piekrīt Pauls Irbins, Latvijas Kosmosa industrijas asociācijas prezidents, kurš savulaik piedalījās arī šobrīd diemžēl jau apturētajā projektā "Mars One" kā viens no kandidātiem atlasē misijai uz Marsu.

"Jo vairāk pētām Saules sistēmu un tālas eksoplanētas (citplanētas jeb planētas aiz Saules sistēmas robežām), jo vairāk atklājam pasaules, kas ir pavisam svešādas. Tāpēc mūsu mērķis ir skatīties arī pāri pašreizējai sapratnei un atrast veidus, kā meklēt dzīvību "tādu, kādu mēs vēl nepazīstam"," astrobioloģijai veltītajā NASA vietnē klāsta Džordžtaunas Universitātes docētāja un NASA projekta "Laboratory for Agnostic Biosignatures" vadošā pētniece Sāra Stjuarte Džonsone, kura ar kolēģiem 2018. gadā saņēma septiņu miljonu dolāru grantu pētījumiem, kas varbūt nākotnē ļaus iedomāties arī cita veida dzīvību.

Taču šoreiz koncentrēsimies uz dzīvību, kādu to pazīstam.

Tas, ka kaut kur ir dzīvībai labvēlīgi apstākļi, protams, vēl nenozīmē, ka tā tur noteikti eksistējusi. Taču bez šiem priekšnosacījumiem dzīvībai, kādu to zinām, arī nav izredžu.

Kas nepieciešams, lai arī visai ekstrēmos apstākļos varētu attīstīties un eksistēt primitīvas dzīvības formas? Nepieciešams šķīdinātājs (ūdens), enerģija (no Saules, no ģeoloģiskās aktivitātes) un arī konkrēti ķīmiski savienojumi.

Lai uzzinātu, cik patiesi sīksta var būt dzīvība, nemaz nav jādodas kosmosā. Izrādās, visai labu ieskatu varam gūt dažās no nemīlīgākajām vietām tepat uz Zemes. Atsevišķas dzīvības formas ir daudz izturīgākas un mazāk prasīgas pret tādām "ērtībām" kā pietiekams mitrums, samērā stabila temperatūra, skābeklis un barības vielas. Dažās no šīm vietām pirmajā mirklī ainava nemaz tik ļoti neatšķiras no tās, ko varam redzēt uz Marsa.

Lūk, šāda šķietami "mirusi" vieta ir Atakamas tuksnesis Čīlē. Tas ir viens no sausākajiem pasaulē, un atsevišķos gados nokrišņi var būt vien tikai astoņi milimetri visa gada griezumā. Salīdzinājumam – Latvijā tie ir aptuveni 700 milimetri gadā un tāda kārtīga vasaras pērkona negaisa laikā vienā dienā var "nogāzt" pat 30–50 milimetri jeb vismaz trīstik, cik Atakamas tuksnesī gada laikā. Tur ir tik maz nokrišņu, ka laika gaitā uz zemes virsas izveidojas sāļu garoza, tādējādi šo vietu padarot dzīvībai vēl nemīlīgāku.

"Tu Atkamas tuksnesī vari braukt simt kilometrus un nemanīt pat vienu pašu zāles stiebru vai ko tamlīdzīgu," izdevumam "Science" skaidro Arizonas Universitātes mikrobioloģe Džūlija Nīlsone. Un tomēr arī šajā šķietami "mirušajā" zemē pētnieki ir guvuši apliecinājumu tam, cik dzīvība var būt izturīga, – tajā uzietas ņipru mikrobu kolonijas.

Daļa pētnieku gan oponē, ka šajās ekspedīcijās atrastie ir pārceļotāji, nevis vietējie. Proti, ka mikrobi kaut kādā veidā tur nonākuši no citurienes – vai nu ar gaisa plūsmām, vai to niecīgo nokrišņu daudzumu, ko Atakamas tuksneša reģions saņem, – un vienkārši lēnām iet bojā. Tomēr optimistus tas neattur, un viens no tādiem ir arī Dirks Šulce-Makučs, Berlīnes Tehniskās universitātes astrobiologs. "Man patīk doties uz vietām, par kurām cilvēki saka – tur nekas nedzīvo. Nolēmām izmēģināt vairākas pieejas un likt lietā visas jaunās metodes, lai meklētu gan sēnes, gan baktērijas, gan vīrusus," klāsta Šulce-Makučs. Trīs gadu laikā astoņās Atakamas tuksneša vietās ievāktie paraugi un to analīze ļāva secināt – dzīvības pazīmes ir atrodamas arī pašos sausākajos šī tuksneša apgabalos, ne tikai relatīvi mitrākajā piekrastes joslā. Protams, vissparīgāk dzīvība rosās pēc nokrišņiem, taču Šulces-Makuča komanda secināja – kaut lielākā daļa baktēriju pēc diviem sausuma gadiem izzuda, atliek vien parakties pārdesmit centimetrus dziļāk, lai atrastu atsevišķas dzīvas baktēriju kolonijas. "Liesos laikos" šie organismi var, šķiet, teju nebeidzami ilgi "dusēt" un gaidīt labākus apstākļus, kas Šulcem-Makučam dod cerību – varbūt kas līdzīgs bijis iespējams arī uz Marsa. Pētnieks uzskata, ka dzīvības meklējumos Atakamas tuksnesis var kalpot par tādu kā Marsa modeli tepat uz Zemes.

Tāpat zināms, ka konkrēti mikroorganismi spēj izdzīvot ne tikai ekstrēmi sausās, bet arī ekstrēmi aukstās vai, tieši pretēji, ļoti karstās vietās.

"Uz Zemes dzīvība ir atrodama arī karstajos avotos, kur temperatūra ir plus 100–120 grādi pēc Celsija. Tā atrodas lielā dziļumā zem ūdens, kur ir augsts spiediens, tāpēc ūdens arī pie šādas temperatūras ir šķidrā stāvoklī," skaidro Latvijas Universitātes Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūta vadošais pētnieks Jānis Liepiņš. "Ir dažas baktērijas, kas spēj izdzīvot un vairoties tikai tur un tikai šādā vidē, piemēram, "Strain 121". 121, jo šī baktērija var izdzīvot pat 121 grāda pēc Celsija karstumā. Turklāt dziļumā, kur mīt šīs baktērijas, neiespīd saules gaisma, no kuras enerģiju saņem visa Zemes ekosistēma. Šis organisms lēnām iegūst enerģiju no dzelzs reducēšanas, savukārt ogļskābā gāze un citi termālajos avotos sastopamie savienojumi tam kalpo kā būvelementi. Tātad šī baktērija saviem vielmaiņas procesiem izmanto ļoti vienkāršas ķīmiskas vielas. Cits piemērs – Jeloustounas nacionālajā parkā ir sastopami ne tik dziļi un plus 81 grādu karsti sēra avoti, kuros aug un labi jūtas slavenais mikroorganisms – baktērija Thermus aquaticus. Slavens, jo šī mikroorganisma enzīms DNS polimerāze mūsdienās tiek plaši izmantota molikulārajā bioloģijā, gēnu inženierijā u. c."

Tāpat uz Zemes atsevišķi organismi spēj dzīvot ļoti lielā aukstumā – Antarktīdā dzīvo veselas mikroorganismu kolonijas, taču tur dzīvības procesi norit ļoti lēni, skaidro eksperts.

Par Zemi tā kā būtu skaidrs. Bet kas no tā bija un ir pieejams uz Marsa?

Pat tad, kad Marsam vēl bija blīvāka atmosfēra, kas attiecīgi veidotu labāku siltumnīcas efektu un labāk aizturētu no Saules saņemto siltumu, nekāda tropu paradīze šī planēta nav bijusi. Proti, pirms aptuveni četriem miljardiem gadu, kad mūsu Saules sistēmai bija vien kādi 500 miljoni gadu, arī jaunā Saule bija daudz blāvāka. Attiecīgi gan Zeme, gan arī Marss saņēma mazāk siltuma nekā šobrīd – par maz, lai uz virsmas varētu pastāvēt ūdens šķidrā formā, kā tas nepieciešams, lai rastos dzīvība. Par spīti tam, ka Saules izdalītā enerģija tajā laikā bija vien ap 25% no šobrīd izdalītās, ir visai droši pierādījumi, ka jau tad ne tikai uz Zemes, bet arī uz Marsa bijis šķidrs ūdens. To dēvē par blāvās, jaunās Saules paradoksu – rast tam izskaidrojumus ir labs izaicinājums, jau runājot par dzīvības attīstības iespējām uz Zemes, bet daudzkārt lielāks izaicinājums, ja runa ir par aukstāko un no Saules tālāk esošo Marsu.

Taču Saule nav vienīgais veids, kā planēta var tikt pie šķidra ūdens. Pie siltuma var tikt arī ģeoloģiskās aktivitātes un vulkānisma rezultātā. Galu galā tieši uz Marsa atrodas Saules sistēmā lielākais vulkāns "Olympus Mons" jeb Olimpa kalns, kuru līdz ar diviem citiem gigantiskiem vulkāniem zemāk redzamajā fotogrāfijā iemūžināja Apvienoto Arābu Emirātu zonde "Hope".

Vēl viena versija, ko izskata zinātnieki, – siltums, kas radies radioaktīvo izotopu sabrukšanas rezultātā, iesprostots zem ledus segas, ledu kausējis un rezultātā arī blāvākas un vēsākas Saules apstākļos zem ledus segas radušies ezeri un upes. Par to, ka kādreiz uz Marsa plūdis ūdens, liecina arī ģeoloģiskie veidojumi, tostarp upes deltu atgādinošais veidojums pie Jezero krātera, kur arī savās pētnieciskajās gaitās rosās "Perseverance" rovers. Šī varētu būt viena no labākajām vietām, kur meklēt reiz bijušas dzīvības atstātās pēdas. Skaidrs, ka ūdens uz Marsa ir ledus veidā, tostarp visai prāvajās "ledus cepurēs" polos, taču ne tikai.

"Ir diezgan ticami, ka dziļumā vēl tagad varētu būt kādi nelieli šķidra ūdens rezervuāri. Marss ir atdzisis ļoti pakāpeniski, uz tā ir bijuši lieli vulkāni, tas ir bijis ģeoloģiski aktīvāks, ir bijis siltāks nekā tagad," uzskaita Ilgonis Vilks.

Tam piekrīt arī mikrobiologs Jānis Liepiņš: "Pašreiz izskatās, ka uz Marsa virsmas nav sastopams šķidrs ūdens. Planētas atmosfēra arī ir tāda, ka tad, ja ūdens uz virsmas būtu, tas ļoti strauji iztvaikotu. Taču ir veikti daži mērījumi, kas rāda, ka zem Marsa virsmas varētu būt ūdens rezervuāri planētas polu tuvumā, bet tiek lēsts – tie ir ļoti sāļi. Un jautājums ir – cik sāļi? Diskusija šobrīd notiek par to, vai šajos ezeros tiešām ir sastopams šķidrs ūdens, vai tas ir ledus, dubļu un šķidra ūdens maisījums. Atkarībā no ūdens agregātstāvokļa tas varētu vai nevarētu atbalstīt dzīvo organismu vairošanos un vielmaiņu."

Tātad pietiekams siltums vismaz vietām ir bijis, šķidrs ūdens pietiekami daudz un pietiekami ilgi droši vien arī. Taču vai uz Marsa ir "pareizā ķīmija", kas liecinātu par kādreiz eksistējušu dzīvību? Izrādās, ka arī te ir aizraujošas ziņas – vien pirms diviem gadiem izdevumā "Science" tika publiskots pētījums par rovera "Curiosity" veikumu, analizējot 2014. un 2015. gadā Geila krāterī ievāktos paraugus. Tajā izklāstīti pirmie ļoti pārliecinošie pierādījumi, ka uz Marsa eksistējušas sarežģītas organiskas molekulas, kuru pēdas līdz šai dienai saglabājušās ar sēra savienojumiem bagātās nogulsnēs Geila krāterī.

"Šis ir svarīgs atklājums. Tas apliecina, ka uz Marsa ir vietas, īpaši zem virskārtas, kur organiskās molekulas ir labi saglabājušās," izdevums "National Geographic" 2018. gadā citēja Tafta Universitātes ķīmiķi un savulaik NASA "Phoenix" Marsa zondes misijas vadošo pētnieku Semjuelu Kūnavesu.

Sērs, iespējams, palīdzējis organiskajām molekulām saglabāties pat tad, kad ieži ar šīm molekulām bija pakļauti visiem nelāgajiem apstākļiem uz Marsa virsmas tad, kad Geila krāterī vairs nav bijis ūdens, – radiācijai un perhlorātiem, kas ir spēcīgi oksidētāji. Tāpat "Curiosity" rovers periodiski "paosta" plāno Marsa atmosfēru, un arī tajā klātesošs ir organisks savienojums – metāns –, kura koncentrācija periodiski mainās un caurmērā vasarā uz Marsa ir ap trim reizēm lielāka nekā ziemā.Jāuzsver, ka organisku molekulu atrašana vēl nav apliecinājums kādreiz uz Marsa eksistējušai dzīvībai – "Curiosity" nespēj izpētīt šo molekulu izcelsmi, un tādas var radīt arī nebioloģiski procesi. Taču tas pavisam noteikti ir signāls, ka "jāturpina rakt", un tieši tāds ir jaunā rovera "Perseverance" uzdevums. Tas ir labāk aprīkotais rovers, kāds līdz šim nogādāts uz Marsa, taču arī ar "Perseverance" rīcībā esošajiem instrumentiem nebūs gana.

"Ir cerība, ka atradīsim visai pārliecinošus pierādījumus – organisku materiālu ar mikroskopisku organismu kolonijām raksturīgo tekstūru, kaut ko tamlīdzīgu. Taču mums aizvien būs jāpārbauda un jāpārliecinās, ka to nav radījis kāds dīvains nebioloģisks process. Lai to izdarītu, paraugi jānogādā uz Zemes un jāizpēta laboratorijās," izdevumā "New Scientist" skaidro Perdjū Universitātes (ASV) planētu pētniece Brionija Horgana. Arī tad, kad paraugi būs nogādāti uz Zemes, uz priekšu jāvirzās piesardzīgi vairāku iemeslu dēļ.

Pirmais apsvērums – kurp vien dodas cilvēks, seko piesārņojums. Un, nē, te, protams, nav runa par plastmasas maisiņiem un vecu riepu uz Marsa, bet gan bioloģisko piesārņojumu. Ja uz Marsa ievāktos paraugos tiek atklātas dzīvības pēdas, mēs gribam būt droši, ka tā tiešām ir dzīvība uz Marsa, nevis ar kosmisko lidaparātu no Zemes ievazāta baktēriju kolonija vai laboratorijā tepat uz Zemes piesārņots paraugs. Tāpēc šādās misijās jāievēro ārkārtīgi augsti standarti, lai maksimāli mazinātu bioloģiskā piesārņojuma risku. Kosmiskie aparāti un to aprīkojums tiek apstrādāts gan ar ķīmiskām vielām, gan termiski. Šajā lauciņā līdere ir Eiropas Kosmosa aģentūra (EKA), kuras radītais un pētnieces Rozalindas Frenklinas vārdā nosauktais rovers uz Marsu dosies nākamajā šādam ceļojumam izdevīgajā laika logā 2022. gadā. Šī rovera aprīkojumā būs sarežģītu instrumentu klāsts dzīvības pēdu meklēšanai, un rovera izstrādei "Airbus" un "Thales Alenia Space" radīja speciālas un bioloģiski kontrolētas laboratorijas, kurās iespējams uzbūvēt teju pilnībā sterilu aparātu.

Tas apgrūtinātu rezultātu interpretāciju, un ne tikai – ja galu galā atklātos, ka kādā vietā zem virsmas, kur ir gana silts, lai ilgstoši būtu šķidrs ūdens, tomēr aizvien eksistē mikroskopiskas dzīvības formas, aktuāls kļūst jautājums par šo dzīvības formu aizsardzību no "ievazātiem mikrobiem". "Ja uz Marsa aizvien ir dzīvība, mēs negribam nejauši ieviest tur konkurējošu dzīvības formu, kas Marsa mikrobu kolonijas varētu iznīcināt," izdevumam "The Guardian" norāda Keisijs Dreijers, kosmosa izpētes popularizēšanas nevalstiskās organizācijas "The Planetary Society" pārstāvis.

Kosmosa izpētē arvien vairāk iesaistoties ne tikai valstu dibinātām un finansētām aģentūrām, bet arī privātiem spēlētājiem, "kosmosa likumdošanas", tostarp arī dažādu ārpuszemes vides aizsardzības regulējumu, ieviešana kļūs arvien aktuālāka.

Otrs apsvērums – tad, kad uz Zemes atgriezīsies paraugi no Marsa (un tas varētu notikt tuvāko 10–15 gadu laikā), ar rezultātu interpretāciju jābūt uzmanīgiem. To var labi ilustrēt ar gadījumu saistībā ar kādu slavenu akmeni. Ir pagājuši gandrīz 25 gadi kopš milzīgu rezonansi izraisījušā 1996. gada paziņojuma par meteorītu ALH84001. Proti, pirms ceturtdaļgadsimta tika publiskots pētījums par šo Antarktīdā 1984. gadā atrasto meteorītu, kura izcelsme ir Marss. Zinātnieki uzskata, ka tas veidojies pirms četriem miljardiem gadu, bet uz Zemes nonācis pirms kādiem 13 tūkstošiem gadu. 1996. gadā, balstoties uz vairākām pazīmēm, zinātnieki paziņoja – meteorītā redzamas fosilizējušās mikrobioloģiskas pēdas. Par šo paziņojumu runāja pat toreizējais ASV prezidents Bils Klintons.

Drīz pēc tam planētu pētnieks Timotijs Svindls veica neformālu aptauju, lai noskaidrotu, kāds viedoklis par šo paziņojumu ir zinātniskajā kopienā. Aptaujājot vairāk nekā 100 nozares zinātnieku, lielākā daļa no tiem jautājumu par senu dzīvību uz Marsa uzlūkoja kā atvērtu – pārsvarā bija skeptiski noskaņoti, bet vienlaikus arī neuzskatīja, ka šāds paziņojums būtu uzreiz norakstāms kā absolūtas muļķības. Vēl 2016. gadā par šo gadījumu diskusijas turpinājās un droši vien turpinās aizvien.

"Protams, ja uz Marsa tiktu apstiprināta dzīvības esamība, būtu svarīgi saprast, vai tā ir līdzīga tai, kādu mēs to pazīstam uz Zemes. Ja ir šīs analoģijas, būtu interesanti saprast, kurš kuru ir inficējis – Zeme Marsu vai Marss Zemi – kura dzīvība būtu senāka? Iespējams, dzīvības šūpulis ir Marss," teic mikrobiologs Jānis Liepiņš.

Taujāts, kādas ir izredzes uz Marsa atrast dzīvību vēl šobaltdien, Ilgonis Vilks atbild, ka "50 pret 50", taču ne uz virsmas. "Uz Marsa nav blīvas atmosfēras kā uz Zemes, tāpēc tā virsmu sasniedz ultravioletais starojums un virsma nosacīti tiek sterilizēta. Līdz ar to mūsdienās uzskata, ka uz Marsa virsmas nekāda dzīvība nevar pastāvēt. Ja tur ir dzīvība, tad tikai kaut kur pazemē. Ciktāl mēs saprotam, kāda dzīvība ir un kāda tiek meklēta, tā vienmēr ir saistīta ar šķidru ūdeni, tai vienmēr ir jābūt vietai, kur var ilgstoši pastāvēt šķidrs ūdens. Tādas vietas pagaidām uz Marsa nav atrastas."

Pagaidām.

Agnostic Biosignatures," And the Path to Life as We Don't Know It
Will We Recognize Life on Mars When We See It?
Microbes found in one of Earth's most hostile places, giving hope for life on Mars
Procesi un faktori, kas ietekmē klimata veidošanos
A Short History of Martian Canals and Mars Fever
Fantastically Wrong: One Astronomer's Quest to Expose the Alien-Built Canals of Mars
Groundwater production from geothermal heating on early Mars and implication for early martian habitability
Organic matter preserved in 3-billion-year-old mudstones at Gale crater, Mars
Building Blocks of Life Found on Mars
Curiosity's Mars Methane Mystery Continues