A Mars bolygó a sci-fi filmek örök kedvence, számtalan alkotás fontos helyszíne volt már. Gondoljunk csak a Mentőexpedíció (2015) tudományos hitelességére, a Vörös bolygó (2000) kalandjaira vagy éppen a Total Recall – Az emlékmás (1990) futurisztikus Mars-kolóniájára, amelyet a Parallaxis Podcast aktuális részében vizsgáltuk tudományos szempontból. A filmvásznon látott izgalmakat a valóság sem hazudtolja meg: az utóbbi évek Mars-kutatásai rengeteg új felfedezést hoztak. Az alábbiakban tíz olyan tudományos érdekességet gyűjtöttünk össze a Marssal kapcsolatban, amelyek talán kevésbé kerültek reflektorfénybe, pedig lenyűgöző képet festenek a vörös bolygóról.
Mars mégsem halott bolygó – új vulkanikus aktivitás nyomai
Sokáig úgy gondoltuk, hogy a Mars geológiailag már évmilliók óta inaktív, ám friss eredmények ezt megcáfolják. 2020 végén a kutatók olyan vulkanikus lerakódást azonosítottak a Marson, amely mindössze nagyjából 50 ezer éves, tehát geológiai szempontból szinte tegnapi. Ezt az anyagot az Elysium-síkság repedésrendszere, a Cerberus Fossae környékén fedezték fel, ahol az InSight szonda is több marsrengés epicentrumát bemérte. Sőt, 2022-ben egy másik kutatás arra utalt, hogy a Mars köpenye alatt hatalmas forró kőzetfeláramlás (mantle plume) lehet az Elysium régió alatt, ami a vulkanizmus és marsrengések forrása lehet napjainkban is. Még újabb elemzések pedig kimutatták, hogy nagyjából 1 millió évvel ezelőtt is történt ott óriási lávaömlés, amely egy Alaszkához hasonló méretű területet borított be lávával. Mindez azt jelenti, hogy a Mars nem egy teljesen kihűlt, halott világ – a felszín alatt még izzanak a parazsak. A viszonylag friss vulkáni aktivitás ráadásul növeli az esélyét annak, hogy a felszín alatt akár most is megtalálhatók az élethez szükséges hő- és energiaforrások.
Elrejtett vízkészletek a Valles Marineris kanyonrendszerben
A Marsot gyakran nevezik hideg sivatagnak, de a legújabb felfedezések szerint a felszín alatt még mindig jelentős mennyiségű víz rejtőzik – méghozzá meglepő helyen. 2021-ben az ExoMars Trace Gas Orbiter európai űrszonda hatalmas víztartalmú területet talált a Valles Marineris szurdokrendszerben, a Mars egyenlítő közelében. A szonda neutron-detektora alapján a kanyon egy központi részén a felszín alatti talaj felső egy méteres rétege kb. 40% vízből áll – nagy valószínűséggel jég formájában. Ez a vízdús régió akkora területet fed le, mint egész Hollandia, és a Candor Chaos nevű kanyonszakaszra esik. A felfedezés azért szenzációs, mert korábban úgy vélték, ilyen sok víz csak a Mars pólusain vagy magasabb szélességein fordulhat elő, az egyenlítői vidéken viszont nem. A Mars Grand Canyonja tehát nemcsak lenyűgöző méretével (hossza tízszerese a Grand Canyonnak), hanem rejtett vízkészletével is különleges. A víz minden bizonnyal fagyott állapotban van jelen a talajban, hasonlóan a földi örökfagy (permafrost) zónákhoz, ahol a jég a hideg miatt tartósan megmarad a felszín alatt. Ez reménykeltő hír mind a marsi élet lehetősége, mind a jövőbeli emberes expedíciók vízellátása szempontjából.
Marsrengések és a bolygó belső szerkezete
A Földhöz hasonlóan a Mars is reng a mélyben – ezt a NASA InSight leszállóegysége elsőként mérte meg 2019-től kezdődően. A küldetés az elmúlt években több mint 1300 marsrengést regisztrált, köztük néhány egészen erőst is, melyek magnitúdója elérte az 5-öst. Ezeknek a rengéshullámoknak a kiértékelésével a tudósok először tudták feltérképezni a Mars belső rétegeit. Kiderült, hogy a Mars kérge vékonyabb a vártnál, helyenként mindössze 20-40 km vastag, alatta pedig hatalmas kiterjedésű köpeny és egy meglepően nagy mag található. Az InSight adatai alapján a bolygó magjának sugara körülbelül 1830 kilométer, vagyis majdnem a Mars sugarának fele, és folyékony halmazállapotú. A mag anyaga ráadásul kisebb sűrűségű a vártnál, ami arra utal, hogy a vas mellett jelentős arányban tartalmaz könnyebb elemeket (például ként). Ez az első közvetlen bizonyíték arra, hogy a Mars belseje még nem dermedt meg teljesen.
Nemcsak a marsrengések rázták meg a Marsot az elmúlt időben: az InSight érzékelői többször meteorbecsapódások okozta rengéseket is észleltek. 2021. december 24-én például egy nagyobb meteor ütött 150 méter átmérőjű krátert a Mars felszínén, és a becsapódás lökéshullámát a szonda is regisztrálta. Az erről készült műholdfelvételek szenzációs felfedezéshez vezettek: a kráter körül nagy mennyiségű jégdarabot és jeget láttak szétszóródva a felszínen. Ez azt jelenti, hogy azon a viszonylag meleg, egyenlítőhöz közeli területen is volt fagyott víz a talajban néhány méteres mélységben, és a becsapódás ezt fel is tárta. A jég gyorsan szublimálni kezdett a vékony légkörben, de a felfedezés így is megerősítette: a Mars felszín alatt sok helyen rejt jeget, még ott is, ahol korábban nem gondoltuk volna. Az ilyen események nemcsak látványosak, de segítenek átvilágítani a Mars kérgét is – a keletkező rengéshullámok révén a kutatók több ezer kilométer hosszan tudták vizsgálni a marsi kéreg rétegeit, mintegy bepillantva a bolygó belsejébe.
Egy mini helikopter első repülése egy idegen bolygón
A repülés a Marson sokáig puszta fantázia volt, hiszen a légkör csupán 1%-a a földinek, így nagyon nehéz felhajtóerőt generálni. 2021-ben mégis valósággá vált: a NASA apró Ingenuity helikoptere hajtotta végre az első motoros repülést egy idegen égitest légkörében. A mindössze 1,8 kg tömegű drónhelikopter a Perseverance rover utasaként érkezett a Marsra, és 2021. április 19-én emelkedett először a levegőbe. Ez a történelmi repülés 39 másodpercig tartott, és nagyjából 3 méteres magasságot ért el. Ezzel az Ingenuity bebizonyította, hogy lehetséges irányított repülést végrehajtani a marsi levegőben. A sikeres teszt után a helikopter többször is felszállt: eredetileg 5 repülésre tervezték a 30 napos tesztidőszak alatt, de messze túlszárnyalta az elvárásokat. Végül közel 3 éven át üzemelt, és 72 alkalommal repült a Mars egén, mielőtt 2024 elején egy keményebb leszállás során megsérült. Az Ingenuity nem csupán technológiai demonstráció volt, hanem az éles küldetés során felderítőként szolgált a rover számára: előre berepült, hogy fényképeket készítsen a terepről, biztonságos útvonalat keressen és érdekes célpontokat derítsen fel. Ez óriási segítség, hiszen a rover így elkerülhet veszélyes terepformákat és gyorsabban haladhat a fontos tudományos helyszínekhez. Az első marsi helikopter tehát nemcsak a repülés történetében nyitott új fejezetet, hanem a bolygófelszíni felfedezés módszereit is forradalmasította.
Oxigéntermelés a Marson – a MOXIE kísérlet sikere
Ha valaha emberek lépnek a Marsra, két létfontosságú erőforrásra lesz szükségük: vízre és oxigénre. Vízjeget több helyen találtunk már, de oxigént eddig csak tartályokban vihettünk volna magunkkal. A 2021-ben induló Perseverance rover azonban vitte magával a MOXIE nevű berendezést, amely egy merész ötletet hivatott kipróbálni: lehetséges-e a marsi levegőből oxigént előállítani? A Mars légkörének 95%-a szén-dioxid, a MOXIE pedig elektrolízisszerű folyamat során ebből próbál tiszta oxigéngázt kivonni. Meglepő módon a kísérlet remekül bevált. Már 2021 áprilisában sikerült először oxigént generálnia, és azóta többször is megismételte a folyamatot különböző napszakokban és évszakokban. A MOXIE összesen mintegy 100-120 gramm oxigént gyártott a Marson, ami nagyjából egy kisebb kutya 10 órányi légzéséhez elegendő mennyiség. A csúcsteljesítménye 2022-ben kb. 10-12 gramm oxigén óránként, ami kétszerese is a tervezett értéknek. Ez persze még kicsiny mennyiség – az egység csak kenyérpirító méretű –, de a kísérlet sikere óriási mérföldkő. Először sikerült idegen bolygón erőforrást előállítani helyben, ami azt vetíti előre, hogy a jövő asztronautái már nem csak készletekre szorulnak majd. Ha egy nagyságrendekkel nagyobb berendezés a Marsra kerül, az elegendő oxigént termelhet a légzéshez és akár a rakétaüzemanyag előállításához is. A MOXIE tehát bizonyította a helyben gyártás (ISRU) koncepcióját, ami nélkülözhetetlen lesz az emberes Mars-utazásokhoz.
Ősi tó és szerves anyagok nyomai a Jezero-kráterben
A Perseverance rover fő küldetése egy ősi lakható környezet felkutatása volt, és nem véletlenül választották leszállóhelyéül a Jezero-krátert. A kráterben egy egykori folyó delta-maradványai találhatók, ami erős jelzés arra, hogy 3,5 milliárd évvel ezelőtt itt egy tó hullámzott. A rover megérkezését követően látványos felvételekkel igazolta is a kutatók sejtését: a kráter peremén magasodó deltaüledékek rétegezett szerkezete és a bennük talált kavicsok, kövek arról árulkodnak, hogy valaha víz folyt és rakta le ott ezeket az anyagokat. A Perseverance fúróval mintákat vett az egykori tónak otthont adó kőzetrétegekből, és több kőzetmintában is szerves (szénalapú) molekulák jelenlétét mutatta ki. Különösen érdekes egy Wildcat Ridge becenevű kőzetréteg, amely egy kiszáradó sós tó üledékéből keletkezett agyagos-köves kőzet. Ebben a rover SHERLOC műszere a küldetés eddigi legbőségesebb szervesanyag-jeleit fedezte fel, ráadásul olyan szulfátásványok társaságában, amelyek víz jelenlétében keletkeznek. Az, hogy épp egy hajdani lakható környezet (üledékes deltavidék) kőzeteiben találjuk őket, növeli annak esélyét, hogy biológiai folyamatokhoz lehet közük. A Perseverance ráadásul nem várt felfedezést is tett: a kráter aljzatában vulkáni eredetű, bazaltos kőzeteket talált ott, ahol főleg üledékes kőzeteket vártak. Ez arra utal, hogy a kráter területét egykor láva is elborította, ami segít a kor meghatározásában. A marsjáró eddig 18 mintát gyűjtött össze, amelyeket a tervek szerint egy későbbi misszió visszahoz a Földre.
Rejtélyes metán- és oxigéningadozások a marsi légkörben
A Mars légköre nagyon vékony és főként szén-dioxidból áll, mégis tartogat néhány meglepő rejtélyt a kutatóknak. Az egyik ilyen a metángáz esete. A metán a Földön többnyire biológiai aktivitás (élőlények) révén kerül a levegőbe, ezért különösen izgalmas kérdés, hogy a Marson is kimutatható-e. Az utóbbi években a NASA Curiosity roverje a Gale-kráterben ismételten észlelt metánt a talajközeli levegőben, igaz, csak egészen kis mennyiségben (néhány ppb, azaz miliárdomod rész arányban). Ráadásul érdekes módon a metánszint időszakosan ingadozik: a Curiosity nyári éjszakákon mért nagyobb metáncsúcsokat, nappal viszont alig mutatható ki semmi. Ezzel szemben az ExoMars Trace Gas Orbiter keringőszonda a magasból egyáltalán nem detektált metánt globális szinten, pedig ppm (milliomod) pontossággal képes mérni. Ez a ellentmondásos eredmény nagy fejtörést okoz. Több magyarázat is felmerült: lehet, hogy a metán forrása helyileg korlátozott és gyorsan elbomlik a légkörben, mire felkeveredne. Az is lehet, hogy a rover műszerei annyira érzékeny, hogy a saját rendszereiből származó apró szivárgás jeleit látja (ezt vizsgálják is). Ugyanakkor földi laboratóriumokban kimutatták, hogy az erős UV-sugárzás a marsi felszínen bizonyos ásványokból is felszabadíthat metánt – tehát geológiai folyamat is állhat a háttérben. A metán eredete egyelőre megoldatlan rejtély, de azért is izgalmas, mert akár jelenlegi mikrobiális életre is utalhatna, ha valóban létezne marsi élet.
Nem a metán az egyetlen furcsaság: a Curiosity a Gale-kráter levegőjében szokatlan oxigéningadozásokat is mért. A marsi légkörben elvileg stabilan 0,16% az oxigén aránya, ám a rover érzékelői szerint tavasszal az oxigénszint megemelkedik, majd ősszel visszaesik, méghozzá a vártnál nagyobb mértékben. A jelenségre egyelőre nincs kerek magyarázat – lehet valamilyen szezonális kémiai folyamat, esetleg a talajból kilépő oxidáló anyagok okozzák. Egy biztos: a Mars légköre korántsem unalmasan állandó összetételű, hanem vannak benne rövid távú, szezonális változások, amiket még nem értünk teljesen. A jövőbeni missziók talán fényt derítenek rá, hogy geológiai vagy esetleg biológiai eredetűek-e ezek az apró légköri anomáliák.
Fagyott sós víz nyomai a Mars alacsony szélességi vidékein
Sokáig úgy hittük, hogy a Mars éghajlata már olyan zord (a légnyomás és hőmérséklet túl alacsony), hogy napjainkban folyékony víz nem fordulhat elő a felszínén – legfeljebb jég formájában, vagy légköri páraként. A kínai Tianwen-1 misszió Zhurong roverének 2023-as eredményei azonban átértékelték ezt a képet. A Zhurong a Mars Utopia Planitia nevű síkságán landolt (nagyjából a 25 fokos északi szélességen), és kamerái, illetve műszerei különös alakzatokat fotóztak a homokdűnék felszínén. Kérges felszínű, repedezett talajfoltokat, továbbá fényes, poligonális (sokszögű) mintázatú sávokat dokumentált a rover, valamint a dűnehomok összetételéről is adatokat gyűjtött. A spektroszkópiai mérések szerint a dűnék anyaga vízben képződött ásványokat tartalmaz: például hidratált szulfátokat, opált (hidratált szilícium-dioxid) és vas-oxidokat, sőt talán klorid sókat is. A kínai kutatók ebből azt a következtetést vonták le, hogy ezeken a dűnéken időszakosan folyékony sós víz szivárgott át. A legvalószínűbb forgatókönyvük szerint a Mars forgástengelyének dőlése a múltban nagyobb volt, ami éghajlati ingadozásokat okozott. Ilyenkor a sarkvidéki jégből sok vízpára kerülhetett az atmoszférába, ami a melegebb, alacsony szélességi területeken dérként vagy gyenge hó formájában leülepedett a felszínre. A Zhurong által vizsgált sós talajban ez a dér/hó időnként megolvadhatott – a sók jelenléte miatt mínusz 70°C körüli hőmérsékleten is folyékonnyá válhat a víz, igaz, csak nagyon rövid időre. Ez az enyhén sós víz átitatta a homokot, majd elpárologva cementálta és kérgesítette a felszínt, hátrahagyva a hidratált ásványokat. A folyamat ismétlődésével repedések és poligonális mintázatok alakultak ki, hasonlóan a kiszáradó sós tómedrekben megfigyelhető repedezett iszapfelszínhez. A dűnék kora alapján mindez alig 400 ezer – 1 millió éve történhetett, tehát geológiailag nagyon friss jelenségről van szó. Ez az első közvetlen bizonyíték arra, hogy a Mars alacsony szélességein is előfordulhatott folyékony (sós) víz a modern korban. Bár ez csak átmeneti nedvesség volt, a felfedezés növeli annak esélyét, hogy bizonyos mikroorganizmusok számára kedvező, időszakosan vizes mikrokörnyezetek létezhettek a Marson a közelmúltban. A jövőben érdemes lesz ezeket a só-lepte területeket alaposan megvizsgálni, hiszen a sóoldatok akár életnyomokat is konzerválhattak.
Szélsőséges marsi időjárás: porviharok és óriás felhők
A marsi időjárás egyszerre hasonlít és különbözik is a földitől. Hasonlít, mert vannak évszakok, frontok, felhők és szelek. Különbözik, mert mértékei egészen extrémek tudnak lenni a ritka légkörben. Az egyik jellegzetes jelenség a globális porviharok. Időnként (átlagosan minden harmadik marsi évben) a Mars légkörében keletkező porviharok annyira elhatalmasodnak, hogy az egész bolygót beborítják finom porral. Ilyenkor hetekre homályos, narancsszínű homály üli meg a Marsot, és alig jut napfény a felszínre. Ilyen vihar okozta 2018-ban az Opportunity rover küldetésének végét is, mivel a napelemeit vastagon belepte a por. A porviharok mellett gyakoriak a kisebb porördögök – forgószélszerű, több száz méter magas poroszlopok –, amelyeket a roverek kamerái és szenzorai rendszeresen megfigyelnek. A Perseverance például több száz porördögöt érzékelt a Jezero-kráterben, sőt mikrofonjával először rögzítette is egy ilyen porvihar hangját és a szél süvítését a Marson.
Nem csak porból áll azonban a marsi légköri látványosságok tárháza. Létezik egy egészen különleges óriás felhő, amely időnként megjelenik a Mars égboltján: az Arsia Mons Elnyúlt Felhő. Az Arsia Mons egy hatalmas vulkán a marsi egyenlítő közelében, amelynek nyugati peremén évente, a tavasz kezdetén kialakul egy keskeny, de rendkívül hosszú felhősáv. Ez a fehér, fényes felhő akár 1500-1800 km hosszan is kinyúlhat a vulkán fölött a légkörben, és nagyon gyorsan, néhány óra alatt alakul ki. A Mars Express európai űrszonda kamerája többször megfigyelte a jelenséget: a felhő valójában vízjég-kristályokból áll, és akkor keletkezik, amikor a vulkán lejtőin felfelé áramló levegő a magasban lehűl és kicsapódik. Hajnalban indul a képződése, délelőttre hatalmasra nyúlik nyugat felé, majd nem sokkal később feloszlik – de ugyanezt játssza el nap mint nap hetekig, amíg a szezonnak megfelelő légköri viszonyok tartanak. Az Arsia Mons felhő egyedi a Naprendszerben, és jól mutatja, milyen különleges mikroklímája lehet egy 20 kilométer magas hegynek egy vékony légkörű bolygón. Emellett a Mars légkörében is megfigyeltek sarki fényhez hasonló jelenséget: bár a Marsnak nincs globális mágneses tere, a helyi mágnesezett kéregdarabok felett az auróra gyenge zöld derengését detektálták az ultraibolya tartományban (ezt például a 2021-ben érkezett arab Emírségek Hope nevű szondája is észlelte). Összességében, bár a Mars éghajlata most zord és száraz, a dinamikus időjárási jelenségek – porviharok, porördögök, felhők és fényjelenségek – továbbra is látványossá teszik a bolygó mindennapjait.
Nemzetközi Mars-kutatás és magyar vonatkozások
A Mars kutatása az utóbbi időben valóban globális összefogássá vált, soha nem látott mértékben kapcsolódnak be új országok is. 2021 különösen mozgalmas év volt: ekkor ért el a Marshoz először három különböző nemzet űreszköze is nagyjából egy időben. Az Egyesült Arab Emírségek Hope nevű orbitere 2021 februárjában állt Mars körüli pályára, és azóta átfogóan vizsgálja a marsi légkört (napközbeni hőmérséklet- és páratartalom-változásokat, valamint a felsőlégkör menekülő gázait). Ugyanebben a hónapban érkezett meg Kína első Mars-szondája, a Tianwen-1, fedélzetén a Zhurong roverdisszel. Kína ezzel az USA után a második ország lett, amely sikeresen Mars-járót működtetett a bolygó felszínén. A Zhurong több mint egy évig gurult a Utopia Planitia vidékén, és értékes adatokat gyűjtött, mielőtt energiatakarékos hibernációba vonult a marsi tél miatt. Eközben Európa és Oroszország közös ExoMars programja is működésben van: a Trace Gas Orbiter sikeresen üzemel. Igaz, az ExoMars rover (a Rosalind Franklin) 2022-ben a geopolitikai helyzet miatt nem indulhatott el, de a nemzetközi tervek szerint néhány éven belül az USA és az ESA együttműködésében megvalósulhat az első Mars-minta visszahozó misszió is. Ebben a Perseverance által összegyűjtött kőzetmintákat juttatnák vissza a Földre a 2030-as évek elején – ami a Mars-kutatás Szent Grálja, hiszen földi laborokban elemezhető valódi marsi kőzetekhez jutunk majd.
Tudtad, hogy van magyar nevű kráter a Marson? A Mars-felszín elnevezései között megtalálható a Kalocsa-kráter (címlapképünkön), amelyet a magyarországi Kalocsa városáról neveztek el – a város híres csillagvizsgálójára utalva, amely az ország első, még ma is álló, 1878-ban épült obszervatóriuma a Szent István Gimnázium tetején levő kupolában. Az építmény egyedülálló, hiszen előtte csak egyetlen csillagvizsgáló létezett az országban, mégpedig Esztergomban, mely az 1848–49-es szabadságharc alatt megsemmisült. A Kalocsa-kráter az Arabia Terra régióban fekszik, és érdekessége, hogy rétegezett üledékes formációi fontos bizonyítékokat szolgáltattak a Mars klímaingadozásaira (rétegsorai az éghajlat periódikus változásaira utalnak). A marsi névadás így állít emléket a magyar csillagászatnak. Emellett a magyar tudományos és ismeretterjesztő élet is aktívan követi a Mars-kutatást. Mindez jól mutatja, hogy a Mars iránti érdeklődés határokon átívelő: legyen szó űrszondák irányításáról vagy a felfedezések bemutatásáról, a vörös bolygó felfedezése egy közös emberi kaland, amelyben Magyarországnak is megvan a maga szerepe és büszkesége.
emTV.hu // címlapkép: ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum)
