Space & Astronomy 15 септември 2025 г. · 1 Коментар
Какво намери Viking на Марс? Кредит за изображение: НАСА
Противоречивите констатации остават тема на дебат няколко десетилетия след новаторската мисия.
Джоел С. Левайн: Намирането на живот отвъд Земята би било основно научно откритие със значителни последици за всички области на науката и човешката мисъл. И все пак, само едно пряко търсене на извънземен живот някога е било проведено.
Космическият кораб на НАСА Viking, който кацна на Марс, проведе това търсене през лятото на 1976 г. Викинг се състоеше от две двойни орбита и земи, с експериментални камери в Landers за провеждане на три експеримента по биология.
През последните половин век измерванията, направени по време на експериментите с биология на викингите, бяха обект на много дискусии, анализи и спекулации. Днес учените все още обсъждат резултатите от тези експерименти в опит да отговорят на вековния въпрос дали има живот отвъд Земята.
2025 г. се навършват 50 години от стартирането на двата космически кораби, на разстояние три седмици. Тези Landers постигнаха първите две успешни меки десанти на оперативно и функциониращи космически кораби на човечеството на повърхността на друга планета.
Аз съм атмосферен учен, който работи по мисиите на викингите през 70 -те години в изследователския център на НАСА Лангли, лабораторията, която разработва и управлява изключително успешните мисии на викинг. Научните открития на мисиите на викингите нарисуваха нова картина на атмосферата, повърхността и планетарната история на Марс.
Стартиране и кацане на космическия кораб Viking
Двамата космически кораб на викинг се състоеха от орбитър и земя. Viking 1 влезе в орбитата на Марс на 19 юни 1976 г. и успешно кацна на повърхността на 20 юли 1976 г., която беше и седмия годишнина от първото кацане на човешката луна. Последва Викинг 2, кацайки на 3 септември 1976 г. на място по -далеч на северозапад.
Viking не беше просто търсене на живот.
Тези занаяти съдържаха оборудване за снимане; Карта топлинна енергия, вятър и време; Проучете химичния състав на повърхността, праха и атмосферата; и събирайте и анализират почвените проби.
Измерванията, които Viking взе атмосферата, предполагат, че Марс е имал много по -плътна атмосфера, но с течение на времето го е загубил. Той също така забеляза, че вятърът вдига малки прахови частици, издувайки ги в атмосферата. Този процес оцветява небето на планетата постоянно розово.
Викингските земи също откриха, че на всяко място на Марс повърхностното налягане на атмосферата варира сезонно. Планетата е замръзнала северно и южно полюс, като на земята. На марсианските стълбове през лятото замразеният въглероден диоксид сублимира – трансформирайки се от замразено твърдо вещество в газ – и след това на зимния полюс се кондензира обратно в замразено твърдо вещество.
Този процес, уникален за Марс, влияе върху атмосферното налягане, като променя колко въглероден диоксид е в газова форма, вместо в твърда форма над повърхността на планетата.
Експерименти с биология
Всеки от трите експеримента за биология на викингите донесе почвена проба от марсианската повърхност в стерилизирана тестова камера и изложи пробата на различно хранително вещество при различни атмосферни условия.
Изследователите искаха да разберат дали почвата съдържа микроорганизми, затова наблюдаваха как се променя атмосферата в камерата. Метаболитните процеси – като дишането – от организмите, консумиращи хранителното вещество, биха променили химичния състав на атмосферата на камерата.
В зависимост от експеримента, хранителното вещество съдържа или въглероден, въглероден диоксид или въглероден оксид – всички от които бяха радиоактивни. При радиоактивни проби изследователите могат да проследяват нивото на радиоактивност в камерата, за да видят дали метаболитните реакции в почвените проби се повишават или намаляват.
И за трите експеримента изследователите могат да използват радио команди за загряване на тестовата камера, която все още беше вътре в космическия кораб на викинг на Марс. Това би унищожило всякакви потенциални микроорганизми в почвата и ще спре производството на всякакви газове, които създават метаболично.
В първия експеримент, наречен Експеримент за асимилация на въглерод или експеримент с пиролитично освобождаване, изследователите симулират марсианската атмосфера в една от тестовите камери на Viking. Те напълниха камерата с газове като въглероден диоксид и въглероден оксид и направиха тези газове радиоактивни, за да видят как атмосферата се променя от взаимодействията с почвената проба.
Във втория експеримент, етикетиран експеримент за освобождаване, изследователите директно инжектират почвената проба с хранително вещество, съдържащо радиоактивен въглерод. Те наблюдаваха експерименталната камера за радиоактивен въглероден диоксид и измерват нивото на радиоактивен въглероден диоксид след инжектиране на почвените проби. В този експеримент изследователите видяха резултати, които биха могли да дойдат от биологичен източник.
Третият експеримент, експериментът за обмен на газ, изпълни камерата с хелий, който не реагира с нищо. Те излагаха почвата на различни видове хранителни вещества. Някои се инкубират при мокри условия, други при влажни условия, а други все още са в сухи условия.
Отново те следиха камерата за потенциални метаболитно произведени газове. Когато почвените проби докоснаха мокрото хранително вещество, влажността веднага предизвика някои промени в химическата среда на камерата. Повечето от тези промени са просто причинени от изпаряването на водата.
В един случай супероксидите в почвата, които са молекули, които са придобили допълнителен електрон, реагираха с вода. Други промени са свързани с кислородните молекули в разграждането на почвата. Всички те промениха атмосферата в камерата, но вероятно нямаше да бъдат причинени от микроорганизми.
Изследователите повториха този експеримент, като нулират атмосферата на камерата и добавиха пресни хранителни вещества, но те не промениха почвената проба. Този път почвата пусна само въглероден диоксид в камерата, който вероятно идва от органичните материали в хранителното вещество, което добавиха, разграждането.
Резултатите от този трети експеримент накараха изследователите да заключат, че в почвата вероятно няма микроорганизми. Но заедно резултатите от трите експеримента не бяха точно ясни.
Само резултатите от експеримента с етикетиране на освобождаването предполагат биологичен източник за наблюдаваните резултати. Експериментът с асимилация на въглерод и експериментът за обмен на газ предполагат, че небиологичните или неорганичните химични реакции причиняват наблюдаваните резултати.
Водещите изследователи по проекта стигнаха до заключението, че няма недвусмислено откриване на живота от викингските земи, но той не може да бъде напълно изключен.
Експериментът с молекулярен анализ
За разлика от експериментите по биология, които експериментират върху почвените проби, друг експеримент с викинг, експериментът за молекулен анализ директно търсеше марсианската повърхност на органичната материя. Органичните материали са въглеродни съединения, свързани с водород, кислород или азот, които идват пряко или косвено от живи организми.
За изненада на всички, този експеримент не открива органични съединения на повърхността на Марс. Изследователите от години познават, че метеоритите, съдържащи органични материали, са ударили Марс многократно през цялата му история, така че да се намери изобщо никой изглеждаше странно.
Някои учени теоретизират, че марсианската почва може да съдържа съединение, което бързо превръща всеки органичен материал на повърхността в въглероден диоксид. Съединение като това би изпарило всякакви доказателства, преди научните инструменти да имат шанса да го намерят.
През 2008 г., десетилетия след тази констатация, НАСА намери съединение, което може да прави точно това. Техният Phoenix Lander откри високи концентрации на съединение, наречено Perchlorate в почвата.
Когато Перхлорат се нагрява – както беше в експеримента за молекулен анализ на викингите – той може химически да унищожи органичните съединения и учените разбраха, че това е вероятният виновник зад странния резултат от експеримента за молекулен анализ.
Нов модел за живот на Марс
Учените все още използват откритията от тези експерименти днес. Наскоро Стивън А. Бенър, директор на Фондацията за приложна молекулярна еволюция, разработи нов модел за съвременния живот на Марс въз основа на трите измервания на експеримента с биологична биология.
Неговият модел прогнозира, че микроорганизмите биха могли да използват радиоактивното въглеродно хранително вещество в камерата на експеримента, за да създадат собствена храна, освобождавайки радиоактивен въглероден диоксид в процеса. Той също така предполага, че през нощта микроорганизмите могат да абсорбират кислород и да изхвърлят въглеродния диоксид. Това би могло да обясни кислорода, освободен от почвената проба на Марс при навлажняване.
Моделът на Бенър предполага, че на повърхността на Марс може да има живи микроорганизми, но бъдещите изследвания и измервания ще трябва да потвърдят тази много интригуваща възможност.
Джоел С. Левайн, професор по приложни науки, Уилям и Мери
Тази статия е преиздадена от разговора под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (1)