Život na Marsu: traži SiO2, ne H2O!

Da tragove nekadašnjeg života na Marsu treba tražiti na mjestu gdje je nekoć bila voda, zna se. No ne treba ga tražiti na svim takvim mjestima, nego samo na takvima gdje ima opala.

Nenad Raos subota, 24. srpnja 2021. u 06:00

Otkada je prije jedno i pol stoljeće Charles Darwin napisao, u privatnom pismu, kako je život (ako, ako...) nastao u „toploj barici“ (warm little pond) potraga za tom „baricom“ ne prestaje. Ili, mogli bismo bolje reći, pronađeno je mnogo ovakvih i onakvih „barica“, geoloških formacija koje su postojale i u doba postanka život na Zemlji – hidrotermalnih polja (hydrothermal fields) u kojima su mogle nastajati molekule od kojih se potom postepenom evolucijom razvio prvi život. To su prije svega gejzirski izvori i gejzirska jezera koja mogu jako varirati i po temperaturi (10–100  oC) i po kiselosti (pH = 1–10) i po kemijskom sastavu. U mnogim hidrotermalnim formacijama ima života, kao uostalom i u blizini hidrotermalnih izvora na dnu oceana: tamo žive hipertermofilni organizmi, mikrobi koji se mogu razmnožavati i pri temperaturi od 120 oC!

Kako na Zemlji tako i na Marsu (i drugdje u Sunčevom sustvu), kaže australski astrobiolog Martin J. van Kranendonk već u naslovu rada „Terrestrial hydrothermal fields and the search for life in the Solar System (Zemaljske hidrotermalne formacije i potraga za životom u Sunčevom sustavu)“, što sam ga primio u rukopisu. I, doista, danas više nitko ne sumnja da je Mars u prvih milijardu godina svoga postojanja bio planet posve nalik na Zemlju, dakle u doba kada se na našem planetu pojavio prvi život. Ako su uvjeti isti, onda su i posljedice iste, govori nam zdrava pamet, pa je i na Marsu morao niknuti život – no izumro je u svoj najranijoj fazi.

Što se zbivalo u Darwinovim baricama teško je reći, no nema sumnje da su se događale mnogobrojne kemijske reakcije o kojima engleski prirodoslovac nije mogao ništa znati. To je prije svega koncentriranje za život potrebnih kemijskih elemenata, prije svega spojeva ugljika, dušika i fosfora – od kojih se sastoje proteini i nukleinske kiseline – a potom spojeva željeza, sumpora, bora, cinka i mangana, koji su poslužili kao katalizatori za kemijske reakcije. U tom smislu zanimljivi su minerali bora koji su mogli dovesti do preferentne sinteze riboze, temeljnog sastojka ribonukleinskih kiselina, te minerali gline, koji su mogli poslužiti kao katalizatori za polimerizaciju nukleotida u molekule RNA.

Osim kemijskih, i organskih i anorganskih spojeva, za postanak života potrebna je i energija, koja je – piše u spomenutom radu – mogla dolaziti iz tri izvora. Prvi je bio toplina Zemljine (Marsove) unutrašnjosti, drugi Sunčeva toplina, a treća energija vidljivog i ultraljubičastog Sunčeva zračenja. Taj je posljednji izvor energije posebno zanimljiv jer se na njemu (fotosinteza!) temelji sav život na našem planetu. Prvi fotosintetski sustav? Kristali sfalerita (ZnO2) i rutila (TiO2) koji su služili kao fotokatalizatori.

Što se nakon toga zbilo, što se dogodilo nakon sinteze prvih „živih“ molekula također nije teško pretpostaviti. U kiselim „baricama“ mogle su nastati prve strukture nalik na stanične membrane da bi potom nastale i prva „živa bića“, protostanice. I tako je nastao život na Zemlji, kažu znanstvenici, naravno uz pretpostavku da se voda prelijevala iz jedne „barice“ u drugu, baš kao što se u kemijskoj tvornici produkti reakcije idu iz reaktora u reaktor. No što je bilo na Marsu?

„Traži vodu – naći ćeš i život“, osnovno je načelo astrobiologije, pa ipak... Voda je pronađena na mnogo mjesta u svemiru, a od života ni traga. Osim vode potrebno je još nešto, a to nešto su upravo hidrotermalne formacije, kako na Zemlji tako i na Marsu. Na Zemlji one dakako postoje, no kontaminirane su mikrobima, pa u njima ne može nastajati život kao prije 3,5 milijardi godina. Na Marsu ih je uzaludno tražiti, jer – znamo – na Marsu nema tekuće vode. No pronađeni su mnogi tragovi nekadašnjih rijeka i jezera. Je li među njima bilo i geotermalnih formacija?

Opalski kremen na Zemlji i Marsu
Opalski kremen na Zemlji i Marsu

Odgovor je potvrdan, a trag nekadašnjih toplih jezera pomalo je neočekivan: opalski kremen (opaline silica), koji je po kemijskom sastavu hidratizirani mikrokristalinični silicijev dioksid, SiO2nH2O. To je nestabilna vrsta opala, ali samo na Zemlji. Riječ je, jednostavno rečeno, o sitnim kristalima SiO2 okruženima molekulama vode koji poglavito nastaju oko toplih izvora. I evo dobre vijesti: rover Spirit je pronašao opalski kremen na mjestu Columbia Hills, a iz putanje oko Marsa otkrivena su ležišta tog minerala na padinama vulkanskog stošca Nili Patera. Sve u svemu, na Marsu treba tražiti SiO2, a ne H2O – ako načas zanemarimo činjenicu da kemijski sastav opala nije SiO2 nego SiO2nH2O.

Nenad Raos je kemičar, umirovljeni znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti: napisao je na stotine znanstveno-popularnih članaka, sedam je godina bio glavni urednik Prirode, a sada je urednik rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji. Autor je sedam izložbi u Tehničkom muzeju Nikola Tesla u Zagrebu te 13 znanstveno-popularnih knjiga. Posljednja knjiga, s temom postanka života na Zemlji napisao je na engleskom jeziku (The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life).