Mars 2020 begynder nu: Dansk udstyr skal jagte liv på vores naboplanet

I kælderen på Danmarks Tekniske Universitet i Lyngby står en tro kopi af et instrument, som snart er på vej mod Mars.

Professor John Leif Jørgensen viser vej ned ad trappen med et kamerahold fra TV Avisen i hælene.

De skal filme det danskbyggede udstyr, der skal være med til at søge efter liv på Mars. Udstyret er blot et af flere danske bidrag til NASA’s nye, store mission, Mars 2020, som bliver opsendt 30. juli.

»Tror du, I vil finde liv på Mars?« spørger tv-journalisten gentagne gange.

John Leif Jørgensen svarer på flere forskellige måder, at han ikke ved det. Men han håber det.

»Det er jo et af de helt store spørgsmål, som vi formentlig allesammen har funderet over på et tidspunkt: Er vi alene – eller er der liv derude et sted? Det vil selvfølgelig være helt fantastisk, hvis vi kan være med til at besvare det,« konstaterer han.

\ Læs mere

Se eller gense opsendelsen: Robot-bilen Perseverance er på vej til Mars

Engang var Mars som Jorden

Alt tyder på, at betingelserne for liv har været tilstede på Mars. I hvert fald engang for længe siden.

»Hvis vi kigger cirka 3,5 til 4 milliarder år tilbage i Mars’ fortid, var planeten helt anderledes end i dag. Dengang mindede Mars meget om Jorden. Der var oceaner og vulkansk aktivitet, og betingelserne for, at livet kunne opstå, ser ud til at have været lige så gode som på Jorden,« siger Kai Finster, som er professor i astrobiologi på Aarhus Universitet og forsker i muligheden for liv på Mars.

Nogle forskere påstår sågar, at livet oprindeligt kan være opstået på Mars og først senere være blevet fragtet til Jorden. Ikke med rumskibe og grønne marsmænd. Men måske som bittesmå mikrober, der tilfældigt er fløjet hertil ombord på meteorer eller andre klippestykker, som har revet sig løs fra Mars.

»Det kan godt lade sig gøre. Der er en masse mennesker, som har teoretiseret over, om livet oprindeligt kan være kommet hertil fra Mars. Men der er en kæmpe debat om det blandt astrobiologerne,« påpeger John Leif Jørgensen, som er afdelingsleder og professor ved DTU Space og står i spidsen for DTU’s bidrag til Mars 2020-missionen.

Blinkende lys

Instrumentet i DTU’s kælder blinker løs. Det sender ultraviolet lys, infrarødt lys og almindeligt lys ned på et lille stykke klippe, som forskerne har lagt foran det.

Forskerne vil demonstrere, hvordan et fuldstændig identisk instrument skal søge efter spor fra fortidigt liv i klippestykker på Mars. Det kommer til at ske ombord på en spritny Mars-bil, en rover kaldet Perserverance, som ventes at lande på den røde planet i februar 2021.

»Vores instrument skal sidde for enden af en robotarm på Mars-roveren. Det skal affotografere klippeoverflader på Mars for at finde de mest interessante områder af klippen. Bagefter skal de udvalgte områder af klippen undersøges nærmere med en røntgenstråle,« fortæller adjunkt på DTU Space, David Arge Klevang Pedersen, som har været med til at udvikle instrumentet.

Det danskbyggede udstyr hører under et af Mars-roverens hovedinstrumenter, kaldet PIXL, som ifølge NASA har til formål at »lede efter tegn på fortidigt mikrobielt liv på Mars.«

En svær mission

Jagten på spor efter gammelt liv i klipper er imidlertid ikke let. Det kan geolog Minik Rosing om nogen skrive under på. Han har i årevis jagtet fortidigt liv på vores egen planet og har fundet et af Jordens ældste tegn på liv i klipper i Grønland (læs mere i artiklen Grønlandske sten gjorde Minik Rosing verdenskendt).

Men selv når forskerne finder spor efter tidligt liv i klipper på Jorden, giver det som regel anledning til stor debat om, hvorvidt der virkelig er tale om forstenet liv eller ej.

»Vi forstår dårligt nok, hvad liv helt præcis er for en størrelse, og vi har kun en skitseagtig forståelse af livet på den tidlige Jord. Så alt er til en vis grad oppe i luften, når man søger efter liv på Mars,« siger Minik Rosing, som er professor ved sektionen for geobiologi på Globe Instituttet på Københavns Universitet.

»Men selvom det måske ikke lykkes Mars 2020 at finde entydige spor efter liv, vil vi uden tvivl få en masse spændende informationer ud af missionen. Vi vil helt sikkert blive klogere på, om miljøet har kunnet underbygge liv – uanset om de finder direkte tegn på liv eller ej,« tilføjer han.

Øjne følger med

Mens lyset fra Mars-instrumentet i DTU’s kælder blinker løs på klippestykket, dukker en række tal og informationer op på en skærm ved siden af.

Forskerne demonstrerer, at når de flytter rundt på det lille klippestykke med hånden, følger ’øjnene’ på deres instrument efter klippestykket. De har nemlig fodret instrumentets computer med algoritmer, som skal sørge for, at de kan blive ved med at pege på præcis samme sandkorn i et Mars-klippestykke med en konstant afstand.

»Det er vigtigt, at instrumentet kan arbejde med en ekstremt stor præcision. Også selvom Mars-roveren pludselig glider lidt, eller hvis jorden sætter sig under vægten fra roveren,« forklarer David Arge Klevang Pedersen.

Teknologien bygger videre på de såkaldte stjernekameraer, som DTU gennem mange år har specialiseret sig i at bygge, og som har været sendt ud på en lang række rummissioner.

Normalt sørger DTU's stjernekamera for, at rumfartøjer kan navigere ved hjælp af stjernerne. Men ombord på Mars-roveren sørger teknologien i stedet for, at PIXL-instrumentet kan pege på med stor præcision på Mars-klipper.

\ Læs mere

Mars 2020: Her er de danske bidrag til NASA’s store mission

Hvordan ser fortidens mikrober ud?

Men hvad er det så, instrumentet skal pege på, når det søger efter tegn på liv i klipperne på Mars? Eller rettere; hvordan genkender man spor efter mikrober, som er døde for flere milliarder år siden?

Professor Minik Rosing påpeger, at svaret naturligvis afhænger af, om et eventuelt liv på Mars »ligner liv, som vi kender det, eller om livet er udtrykt på en helt anden måde på Mars.«

»Hvis det er udtrykt på en helt anden måde, kan det være svært at genkende liv. Men hvis det minder om Jordens liv, er der grundlæggende to ting, vi ser efter, når vi kigger i klipperne,« forklarer Minik Rosing.

• Det ene tegn på fortidigt liv er særlige former eller strukturer, som kun bliver skabt af liv.
• Det andet tegn er en kemisk sammensætning, som kun bliver skabt af liv.

Som eksempel på en særlig form, som bliver skabt af liv, nævner Minik Rosing koraller. Korallerne har en genkendelig facon og arbejder sammen i samfund, hvor de bygger store koralrev.

»Mange mikroorganismer, som arbejder sammen i samfund, laver netop den slags karakteristiske strukturer. Det kan for eksempel være stromatolitter, som er særlige, lagdelte strukturer. De bliver skabt af mikroorganismer, som lever i havbunden,« forklarer Minik Rosing.

Kemiske spor fra liv

Lederen af PIXL-instrumentet på Mars 2020-missionen, australske Abigail Allwood, er netop kendt for at have fundet oldgamle stromatolitter i klipper i Australien. Hendes 3,48 milliarder år gamle fund anses for at være et af de ældste tegn på liv på Jorden.

»Man kan kigge efter stromatolitter og andre former og figurer, som er karakteristiske for liv. Det handler om, hvordan livet ser ud. Men man kan også spørge sig selv; hvad gør liv? En af definitionerne på liv er, at det har et stofskifte – det betyder, at livet bruger nogle stoffer og udskiller nogle andre,« forklarer Minik Rosing.

Med andre ord kan man altså også jagte fortidigt liv ved at lede efter de kemiske spor af stoffer, som livet afsætter.

»Hvis bestemte stoffer optræder hyppigere, end hvad man ellers forventer i den samme bjergart, kan det være, fordi levende organismer engang har opkoncentreret dem på stedet,« forklarer Kai Finster og nævner som eksempel, at vanadium – et sølvgråt grundstof – bliver brugt som indikation på liv.

»Vanadium findes i forskellige enzymer på Jorden. Så hvis man pludselig finder en høj koncentration af vanadium, kan det måske være, fordi noget er dødt på stedet og har efterladt et lille aftryk i form af en øget koncentration af vanadium.«

PIXL kan netop detektere en række grundstoffer og undersøge, hvilken koncentration de optræder i på klipperne på Mars.

»Problemet er selvfølgelig, at en øget koncentration af vanadium eller andre særlige stoffer ikke nødvendigvis er et bevis på liv. Der kan også være andre årsager til, at der sker en øgning af et særligt grundstof på et klippestykke. Så man skal være meget forsigtig, når man fortolker data. Især hvis man påstår, at man har fundet tegn på liv uden for Jorden,« påpeger Kai Finster.

Ups – det var ikke liv alligevel

Som eksempel på, hvor svært det kan være at påvise liv, nævner Kai Finster et berømt klippestykke fra Mars, der er dumpet ned på Jorden som en meteorit.

I 1996 påstod en forskergruppe, at Mars-meteoritten, kaldet Allan Hills 84001, kunne indeholde spor efter fossilt liv. Fundet vakte straks overskrifter i hele verden, og det hele kulminerede, da den daværende amerikanske præsident Bill Clinton holdt en tale til ære for stenen, som afslørede »muligheden for liv« på Mars.

»Meteoritten indeholdt en række unikke spor, der kunne tolkes som tegn på fortidigt liv. Det blev publiceret i Science (anerkendt videnskabeligt tidsskrift, red.), og NASA var helt oppe at køre. Men mange forskere var skeptiske, og de begyndte én efter én at finde andre forklaringer. De kunne påvise, at hvert enkelt bevis på liv i meteoritten også kunne forklares på andre måder, som ikke krævede, at der havde været liv tilstede,« fortæller Kai Finster.

»I virkeligheden kan man ikke udelukke, at meteoritten indeholdt spor efter liv. Men man kan helt klart sige, at sporene ikke behøver stamme fra liv,« tilføjer han.

Det med småt

I kælderen på Danmarks Tekniske Universitet er kameraholdet fra TV Avisen smuttet igen. Forskerne står stadig foran deres Mars-instrument og har nu tid til at forklare ’det med småt’.

For eksempel at PIXL’s hovedinstrument, som er et røntgenfluorescens-mikroskop, ikke er dansk-bygget, men er bygget af DTU’s amerikanske samarbejdspartner.

»Du kan ikke se den, men lige her, skal der sidde en lille stav, som skyder med røntgenstråler,« fortæller David Arge Klevang Pedersen og peger i centrum af det blinkende instrument.

Røntgenfluorescens-mikroskopet skal sende en knappenålstynd røntgenstråle ind mod Mars-klipperne. Røntgenstrålen kan give et detaljeret svar på, hvilken kemi klippen gemmer på, og om der er potentielle, kemiske spor efter liv.

Det danske bidrag til PIXL, kaldet Micro Context Camera, skal derimod affotografere klippeområdet omkring røntgenstrålen og give et mere grovkornet indblik i klippernes kemi og udseende.

»Det kræver både meget strøm og tid at bruge røntgenstrålen. Derfor skal vores kamera scanne overfladen af klipperne for at finde de mest interessante områder, som røntgenstrålen skal kaste sig over,« forklarer David Arge Klevang Pedersen.

Ros til teknologien

Selvom DTU ikke har været med til at bygge selve røntgenfluorescens-mikroskopet, mener professor Minik Rosing alligevel, at det danske bidrag til jagten på liv på Mars er altafgørende.

»Det er super vigtigt. Al geologi handler om kontekst. Hvis vi kun får data fra selve røntgenstrålen, er det svært at bruge det til noget. Vi er nødt til at kende konteksten, og det kommer vi til at gøre med DTU’s kamera,« fortæller Minik Rosing.

I det hele taget kommer både Minik Rosing og Kai Finster med stor ros til valget og udviklingen af teknologi, som skal lede efter liv på Mars-missionen.

»Jeg synes, det er ekstremt velgennemtænkt. Jeg har været ovre i USA og se Mars-roveren (som udstyret skal køre rundt med, red.) øve sig, og jeg er meget imponeret over deres setup,« siger Minik Rosing.

Ingen isotoper

Når Minik Rosing jagter liv i klipper på Jorden, er det imidlertid ikke nok at få informationer om, hvilke grundstoffer klipperne indeholder. Det er også afgørende at vide, hvilke isotoper klipperne indeholder, påpeger han.

Et enkelt grundstof kan nemlig findes i flere udgaver, kaldet isotoper, og forholdet mellem isotoperne er et vigtigt bevis i jagten på fossilt liv. Eksempelvis bruges forholdet mellem kulstof-isotoperne kulstof 12 og kulstof 13 som et typisk spor efter fortidigt liv (læs mere i denne artikel.)

»De kan ikke undersøge isotopforholdet med Mars 2020. Så hvis man vil se entydige beviser på liv, er man nok nødt til at have lidt tålmodighed og vente, indtil prøverne fra Mars kommer ned til Jorden,« siger Minik Rosing.

Formålet med Mars 2020-missionen er netop også, at roverens instrumenter skal finde de mest interessante klippestykker og samle dem sammen i ’dåser’. Herefter er det planen, at dåserne vil blive opsamlet på en senere mission – som endnu ikke er fastlagt – og sendt ned til Jorden til nærmere undersøgelse.

Også Kai Finster drømmer om at få lavet isotop-undersøgelser af prøver fra Mars. Isotop-målinger af stoffet metan i Mars atmosfære vil eksempelvis kunne give svar på, om metanen potentielt kan være produceret af nulevende mikroorganismer, fortæller han.

»Hvis vi kan lave isotopmålinger på Mars, kan vi komme nærmere et svar på, om metanen i Mars atmosfære bliver produceret af mikroorganismer eller af geologiske processer,« siger Kai Finster om metanen i Mars atmosfære, som du kan læse mere om i artiklen Metan fundet på Mars kan stamme fra liv eller vulkaner.

Mange års Mars-forskning

Et par etager over kælderen, hvor DTU gemmer sit Mars 2020-instrument, ligger et kontrolrum fyldt med computere.

En enkelt forsker sidder på vagt bag de mange skærme og får data fra NASA’s Juno-mission til Jupiter. Når Perserverance-roveren begynder at køre rundt på Mars næste år, vil forskerne på DTU også løbende modtage data fra Mars i samme kontrolrum.

»Der kommer til at være en hel generation af forskere, som skal analysere data fra Mars 2020-missionen. Når David går på pension, er de nok stadig i gang med at analysere fund fra missionen,« siger professor John Leif Jørgensen og peger på David Arge Klevang Pedersen, der som ung adjunkt fortsat er i begyndelsen af sin forskerkarriere.

Da Videnskab.dk besøgte David Arge Klevang Pedersen for knap fire år siden, havde han allerede brugt en god portion af sin karriere og studietid på udvikling af det danske udstyr til PIXL.

»Det kræver mange års hårdt arbejde at være med til at udvikle instrumenter til rummissioner. NASA stiller ekstremt strenge krav, og hver eneste lille detalje skal gennemtestes og dokumenteres,« fortæller John Leif Jørgensen og tilføjer:

»Så det bliver en fantastisk kulmination på mange års arbejde, når vi endelig lander på Mars og kan komme i gang med at høste data.«

Læs mere om missionen i artiklen Perseverance opsendes 30. juli: Sådan skal NASA's nye rumsonde udforske Mars.

\ Læs mere

Is, vand og metan: Her er de vigtigste opdagelser om Mars fra det seneste årti