Popularnonaukowe

ALH 84001 – meteoryt, o którym mówiono nawet w Białym Domu

Po czterdziestu latach od odkrycia na lodowym pustkowiu, Allan Hills 84001 pozostaje najsłynniejszym kamieniem pochodzącym spoza Ziemi.

byAdam Adamczyk

08/12/2024

8 minute read

4 komentarze

Znudził mi się ten kamień.
Ralph Harvey

Jakieś 15 do 17 milionów lat temu, coś rąbnęło w rdzawą powierzchnię Marsa. Energia uderzenia była na tyle duża, że niektóre odłamki skał osiągnęły prędkość ucieczki (wynoszącą na Marsie 5 km/s), a tym samym pokonały przyciąganie swojego globu i zostały wystrzelone w przestrzeń kosmiczną. Jeden z oderwanych kamieni dryfował po wewnętrznym Układzie Słonecznym przez kolejne miliony lat, do momentu, kiedy przechwyciła go grawitacja naszej planety. Jakieś 13 tysięcy lat temu wpadł on z impetem w ziemską atmosferę i wylądował we wschodniej części Antarktydy.

Jeżeli jakiś obiekt uderzy w powierzchnię Marsa z ogromną prędkością (co ułatwia rzadka atmosfera), odłamki skał mają szansę osiągnąć prędkość ucieczki i trafić w przestrzeń kosmiczną.

Antarktyczny skarb

Ten dwukilogramowy skrawek Marsa czekał na odkrycie przez ludzkość do końcówki 1984 roku. Tuż po Świętach Bożego Narodzenia odnalazła go amerykańska badaczka, Roberta Score. Absolwentka geologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles była członkinią sześcioosobowej ekspedycji, przeczesującej Wzgórza Allana w regionie Ziemi Wiktorii. Grupa działała na rzecz powstałego kilka lat wcześniej Laboratorium Meteorytów Antarktycznych. W końcu, jeśli szukać ciemnych kamyków z kosmosu, najlepiej robić to na pustym, białym obrusie.

Meteoryt miał kształt przypalonego kartofla długiego na 15 i szerokiego na 8 centymetrów. Nie był to jedyny kosmiczny kamień znaleziony w tamtym sezonie, ale Score od razu przeczuwała, że będzie on najciekawszy. Większość jego powierzchni tworzyła porowata szaro-zielonkawa skała, a niektóre fragmenty pokrywała szklista, ciemna skorupa obtopieniowa. Obiekt zdawał się na tyle wyróżniający, że grupa zgodziła się, aby potraktować go priorytetowo i nadać mu numer 001 – mimo że w rzeczywistości nie był pierwszą zdobyczą tamtej wyprawy.

Kilka miesięcy później obiekt ALH 84001 (oznaczenie od miejsca odkrycia Allan Hills, roku i numeru katalogowego) wraz z innymi skałami wylądował w Centrum Lotów Kosmicznych NASA im. Lyndona B. Johnsona w Houston. Jednocześnie drobny fragment o masie pół grama posłano do Narodowego Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie, z prośbą o specjalistyczną analizę geologiczną. Już wstępne badanie potwierdziło, że meteoryt uformował się w głębi powoli zastygającej skały magmowej.

Nie Wenus, nie Westa, więc…

Najważniejsze dla naukowców było ustalenie miejsca pochodzenia znaleziska. Musicie mieć świadomość, że w tamtym okresie scenariusz naturalnego transportu materii z Marsa na Ziemię, pozostawał gorąco dyskutowaną hipotezą. Dopiero rok po odkryciu Roberty Score, społeczność naukowa zgodziła się co do tego, że inny kamień znaleziony na Antarktydzie (EETA 79001) prawdopodobnie przyleciał do nas z Czerwonej Planety. ALH 84001 byłby więc drugi, a na dodatek wydawał się znacznie starszy i jako taki, mógł stanowić bezcenną skarbnicę wiedzy o arcyciekawej przeszłości naszego sąsiada.

Ale czy magmowy meteoryt Score faktycznie ukształtował się na Marsie? Zacznijmy od tego, że bynajmniej nie każde ciało w Układzie Słonecznym jest lub było aktywne wulkanicznie. To już poważnie skraca naszą listę. Idąc dalej należy pamiętać, że silna grawitacja i zasady mechaniki orbitalnej w praktyce niemal wykluczają możliwość, aby parokilogramowa skała samodzielnie przyfrunęła do nas z Merkurego albo Wenus. Pomijając to, że Wenus jest prawie tak masywna jak Ziemia i posiada gęstą atmosferę, obie te planety znajdują się bliżej Słońca od nas. Oznacza to, że kamień musiałby dostać kopa energetycznego potrzebnego nie tylko do opuszczenia matczynego globu, ale również do wejścia na wyższą orbitę okołosłoneczną. To bardzo mało prawdopodobne.

Mars i planetoidy Pasa głównego są znacznie bardziej prawdopodobnym źródłem meteorytów niż Wenus i Merkury.

Z tego powodu zwykło się uważać, że realnym źródłem pozaziemskich skał magmowych, są wyłącznie ciała leżące dalej od Słońca: największe planetoidy Pasa Głównego. No i Mars.

Jednak jak już wspomniałem, w połowie lat 80. znano dopiero jeden meteoryt o potencjalnie marsjańskim rodowodzie. Wszystkim innym przypisywano pochodzenie z Westy. To drugie największe, po Ceres, ciało Pasa Planetoid, którego powierzchnię – jak dowiodły obserwacje spektroskopowe – pokrywa skorupa magmowa. Dlatego nie chcąc robić sobie złudnej nadziei, środowisko naukowe spodziewało się, że również ALH 84001 to po prostu kolejna przesyłka z Westy.

Izotopowy kod kreskowy

Badania trwały. Przez kolejne kilka lat specjaliści z Muzeum Historii Naturalnej, z pomocą wiązek elektronowych i promieni rentgenowskich, cierpliwie analizowali materiał z Antarktydy. W końcu wydali niespodziewany werdykt: próbka ALH 84001, choć podobna do skał z Westy, z całą pewnością kształtowała się w innych warunkach. Astronomowie i geolodzy wreszcie mieli powody do ekscytacji.

Rzecz jasna to jeszcze nie dawało pewności, że meteoryt przyleciał do nas właśnie z Marsa. Tę pewność przyniosła dopiero analiza… tlenu. Oto, w czym rzecz.

W otaczającej nas materii – atmosferze, wodzie, skałach i tak dalej – można natknąć się na atomy tlenu. W miażdżącej większości są to atomy O-16, ale niemal zawsze towarzyszy im domieszka cięższych izotopów tlenu O-17 oraz O-18. Jeden z pionierów kosmochemii, nieżyjący już Robert Clayton z Uniwersytetu w Chicago, pokazał, że wzajemny stosunek izotopów tlenu w skałach, jest specyficzny dla poszczególnych ciał niebieskich. A skoro tak, to może służyć do identyfikacji próbek. Można o nim myśleć, jak o chemiczno-geologicznym odpowiedniku odcisku buta.

Oczywiście dokładne stężenia pierwiastków w poszczególnych próbkach mogą od siebie odbiegać i zależeć od szeregu czynników, ale Clayton udowodnił, że sam stosunek O-17 i O-18 do izotopu O-16 będzie inny dla Ziemi, inny dla Marsa, a jeszcze inny dla Westy. (Chociaż co ciekawe, proporcje dla Księżyca są takie same jak dla Ziemi. To jedna z przesłanek wskazujących, że nasz naturalny satelita został uformowany z tej samej materii, co Ziemia, przypuszczalnie wskutek wielkiego zderzenia).

Porównanie stosunków izotopów tlenu dla Ziemi (i Księżyca), Marsa oraz Westy.

W 1993 roku Robert Clayton wypróbował swoją metodę na ALH 84001 i orzekł, że linia frakcjonowania tlenu meteorytu nie ma nic wspólnego z ani z Westą, ani z innymi znanymi planetoidami, ani z Ziemią i Księżycem. Świetnie natomiast pokrywała się z danymi dostarczonymi przez sondy Viking, które w 1976 roku wylądowały – właśnie tak – na powierzchni Marsa.

Marsjanie atakują

Sama kwestia pochodzenia, to tylko część tej opowieści. W każdym razie, gdyby na tym uciąć historię, o ALH 84001 raczej nie pamiętałby dziś nikt, poza garstką specjalistów od planetologii i meteorytyki. Jednak w sierpniu 1996 roku doszło do kolejnego odkrycia, a kosmiczny kamień niespodziewanie stał się gorącym tematem dla mediów głównego nurtu.

Oto na konferencji w Białym Domu prezydent Stanów Zjednoczonych Bill Clinton wygłosił przemówienie, żywcem wyjęte z kliszowego filmu science fiction. Polityk w towarzystwie doradcy naukowego Jacka Gibbonsa, ludzi z NASA i zaproszonych dziennikarzy zasugerował, że „skała 84001” może zawierać dowody świadczące o istnieniu życia na dawnym Marsie.

Jeśli to odkrycie zostanie potwierdzone, z pewnością będzie to jeden z najbardziej oszałamiających faktów o naszym wszechświecie, jaki kiedykolwiek odkryła nauka. Jego implikacje są tak dalekosiężne i budzące podziw, jak tylko można to sobie wyobrazić. Nawet jeśli obiecuje odpowiedzi na niektóre z naszych najstarszych pytań, stawia kolejne, jeszcze bardziej fundamentalne.
Oświadczenie Billa Clintona, 7 sierpnia 1996

Głos w sprawie zdążył również zabrać, tuż przed swoją śmiercią, sławny astronom Carl Sagan:

Jeśli to naprawdę mikroskamielina pochodząca ze starożytnej historii Marsa, to mamy do czynienia z odkryciem transformującym historię nauki. Poza tym, daje ono również głęboką perspektywę na nasze miejsce we wszechświecie.
Carl Sagan

W tym momencie meteoryt przeskoczył z kategorii „ciekawego znaleziska” do „najbardziej kontrowersyjnego kamienia XX-wiecznej nauki”. Powodem tego niecodziennego zamieszania była publikacja, a właściwie zapowiedź publikacji zamieszczonej w czasopiśmie Science 16 sierpnia, pod tytułem Poszukiwania dawnego życia na Marsie. Możliwa pozostałość aktywności biogenicznej w meteorycie marsjańskim ALH 84001. Na okładki gazet trafiła natomiast, słynna już fotografia z mikroskopu elektronowego, przedstawiająca fragmencik powierzchni meteorytu, a na nim… no właśnie. Co?

Fotografia została wykonana przez mikroskop elektronowy. Widoczny obiekt jest nie szerszy niż 0,000040 milimetra.

Czymkolwiek była ta miniaturowa struktura, działała na wyobraźnię. Po raz pierwszy w historii, naukowcy mówiący o życiu pozaziemskim, nie powoływali się na abstrakcyjne dane i nudne wykresy, ale zdjęcie czegoś, co przynajmniej na pierwszy rzut oka przypominało skamielinę mikroorganizmu. A skoro o sprawie informowało renomowane Science i mówili o nim politycy – zanosiło się na przełom stulecia.

Za publikacją stał zespół kierowany przez Davida McKaya – szanowanego astrobiologa i geologa, który badał wcześniej m.in. próbki pyłu księżycowego. Ekipa McKaya forsowała odważną tezę o biogenicznych strukturach meteorytu, przywołując cztery argumenty:

Obfitość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Złożone związki chemiczne, mogły stanowić pozostałość po osadzaniu się martwej materii organicznej. Według jednej z hipotez WWA odegrały rolę w ziemskiej abiogenezie, pośrednicząc w syntezie cząsteczek RNA.
Obecność globulek węglanowych (carbonate globules). Pomarańczowe okrągłe struktury zawierające jony węglanowe, bywają spotykane wśród produktów metabolizmu ziemskich bakterii żyjących w wodnym środowisku.
Magnetyt i siarczki żelaza, również obecne w globulkach. Kryształki magnetytu (Fe₃O₄) miały przypominać minerał wytwarzany przez niektóre z ziemskich gatunków bakterii, wykorzystywany przez nie do orientowania się w polu magnetycznym. Dodatkowo, wspólne występowanie magnetytu i ziaren siarczków żelaza, uznano za nietypowe.
Bakteriopodobne rurki. Wreszcie to, co najbardziej bije po oczach, czyli 40 nanometrowe wydłużone struktury, wyglądające całkiem podobnie do pałeczek bakterii. Domniemane skamieliny mikroorganizmów.

Globulki węglanowe odkryte na powierzchni ALH 84001.

Mars na pewien czas stał się najbardziej medialnym tematem w całej nauce, co naturalnie bardzo cieszyło NASA. Powróciły klasyczne dyskusje na temat odległej przeszłości Czerwonej Planety. Zastanawiano się, czy marsjańskie formy życia przypominały te ziemskie? A jeżeli tak, to czy istnieje szansa, że życie pierwotnie narodziło się na Marsie i dopiero potem zostało przetransportowane na naszą planetę? Czy wszyscy jesteśmy potomkami bakterii, przywleczonej miliardy lat temu we wnętrzu kamienia, podobnego do ALH 84001?

To nie to na co wygląda

Nauka ma jednak tę brzydką i zarazem cudowną cechę, że niczego nie przyjmuje bezrefleksyjnie. Ludzki umysł lubi dopatrywać się znajomych wzorców nawet tam, gdzie wcale ich nie ma. Rok po konferencji Clintona założyciel Instytutu Kosmicznego w Arizonie, Tim Swindle, przeprowadził małą ankietę wśród swoich kolegów po fachu. Wynikało z niej, że większość ekspertów podeszła do sprawy ostrożnie i dawała hipotezie McKaya jedynie 20% szans na potwierdzenie.

I rzeczywiście dowody zawarte w publikacji dość szybko zderzyły się ze ścianą sceptycyzmu. Z czasem okazało się, że wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne są zupełnie powszechne we wszechświecie i występują niezależnie od życia w materii międzygwiezdnej, na niektórych księżycach, planetoidach, czy kometach. (Przykładowo w 2015 roku europejska sonda Rosetta zidentyfikowała molekuły WWA na powierzchni komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko). Węglanowe globulki, dość podobnie, zdaniem ekspertów wyglądały raczej na relikt marsjańskiej geochemii niż biologii. Poza tym próby laboratoryjnego odtworzenia podobnych struktur ujawniły, że krystalizują się one w wysokich temperaturach, które prędzej ugotowałyby życie, niż pozwoliły mu na rozwój. Najdłużej krytyce opierał się argument o magnetycie, ale i w tym przypadku udowodniono, że ziarna tego rodzaju mogą powstawać samoistnie.

A co ze sławną skamieliną? Podejrzany jest już jej rozmiar, sięgający zaledwie 40 nanometrów. Dla porównania, jedna z najdrobniejszych wolnożyjących ziemskich bakterii Candidatus Pelagibacter, jest prawie cztery razy większa. Wielu biologów wątpi, czy w tak ciasnej rurce dałoby się upakować całą maszynerię, konieczną do podtrzymania metabolizmu. A czy bakterio-podobne formy tego rodzaju (nazywane czasem nanobami) mogły powstać w martwym środowisku? Odpowiedź znowu jest twierdząca. Już dawno zauważono, że analogiczne włókniste kształty krystalizują się na powierzchniach podwodnych jaskiń i skał oceanicznych.

Dziś, po upływie 40 lat od odkrycia Roberty Score, niewielu poważnych astronomów, geologów i biologów nadal wierzy, że ALH 84001 naprawdę zawiera ślady życia pochodzącego z innej planety. Nie powiem jednak, że takich naukowców nie ma już w ogóle. Współautorka pracy z 1996 roku, Kathie Thomas-Keprta nigdy nie złożyła broni i nadal sumiennie przypomina, że nawet jeżeli globule i magnetyt mogą powstawać bez udziału życia, to ich kumulacja na jednym kosmicznym kamieniu, wciąż pozwala zadawać pytania.

Trzeba przyznać, że tu ma rację. Chociaż obecna wiedza podpowiada nam prawdopodobne pozabiologiczne wyjaśnienia, trudno jednoznacznie wykluczyć, że starożytne struktury ALH 84001 rzeźbiło marsjańskie życie. Być może nigdy nie uzyskamy pewności.