Nieuwe resultaten Stuur Mars Rover op een zoektocht naar het oude leven

Toen de Curiosity-rover 16 maanden geleden in Gale-krater landde, was het zijn doel om een ​​plek op Mars te vinden die 4 miljard jaar geleden bewoonbaar was. Het heeft dat gedaan, en nu drijft een golf van nieuwe bevindingen de missie in een nieuwe richting: op zoek naar sporen van het oude leven. Leiders van het 400-koppige nieuwsgierigheidsteam zeggen dat hun nieuwste ontdekkingen, die vandaag online zijn gepubliceerd in Science, versmallen hoe en waar te zoeken naar "moleculaire fossielen" - organische materie die mogelijk afkomstig is van oude martian microben.

"Onze missie slaat een hoek om", zegt Curiosity-projectwetenschapper John Grotzinger van het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. "We beginnen een weg vooruit te bepalen, een manier om bewust onderzoek te doen naar organische materie."

Curiosity's nieuwe analyses van sediment uit de bodem van een lang verdwenen meer laten doorschemeren dat Mars aanzienlijke hoeveelheden organische materie op de een of andere manier herbergt, hoewel nog niemand bereid is het toe te schrijven aan het oude leven. En in een martian primeur heeft Curiosity bepaald hoe recent oppervlakte rotsen zijn blootgesteld door erosie. Dat maakt de weg vrij voor systematischer zoeken naar moleculaire fossielen, door wetenschappers te laten zien hoe ze hun kansen kunnen maximaliseren om organische materie te vinden die pas onlangs werd blootgesteld aan de verwoestende regen van kosmische stralen die op Mars stroomt.

De laatste keer dat nieuwsgierigheidswetenschappers rapporteerden over de jacht op organische materie, was het een beetje een puinhoop. Perchloraatverbindingen - krachtige oxidatiemiddelen bij verhitting - bleken alomtegenwoordig op Mars. En omdat de interne test van Curiosity voor organische materie het verhitten van fijn verpoederd gesteente met honderden graden omvat, zouden alle organische koolstofverbindingen tot kooldioxide worden geoxideerd voordat de oorspronkelijke vorm van de koolstof kon worden bepaald. Een paar moleculen hebben het overleefd, maar ze leken afkomstig te zijn van een verontreiniging die lekt in het instrumentpakket van Curiosity's Sample Analysis at Mars (SAM).

SAM-teamleden melden nu dat hun besmettingsprobleem achter hen ligt. De besmetting "kan het niet allemaal verklaren", zegt SAM-teamlid Daniel Glavin van het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. Door het analyseren van lege monstercontainers, het variëren van de hoeveelheid monster en het wegspoelen van monsters vóór analyse, heeft het SAM-team geconcludeerd dat de verontreiniging nu goed is voor slechts 1% tot 3% van de koolstof die als koolstofdioxide verschijnt.

De resterende 97% is mogelijk afkomstig van organisch materiaal van Mars. De SAM-auteurs kwamen tot die conclusie nadat Curiosity voor het eerst onder het oppervlak van de planeet keek. Op een locatie genaamd Yellowknife Bay, met een rots die de bodemmodder van een oud meer lijkt te zijn, boorde de sonde 5 centimeter in de rots. Het team vergeleek vervolgens monsters van door de wind geblazen stof die van het oppervlak waren geschept met monsters van rotspoeder uit het boorgat. Het stof was vele miljoenen jaren blootgesteld aan organische vernietigende ultraviolette zonnestralen, kosmische stralen en door straling geactiveerde perchloraten. Het meer was al lang afgeschermd door rots te omhullen.

Toen SAM de monsters verwarmde, stoten de monsters uit het meer meer koolstofdioxide uit dan stofmonsters van gelijke grootte en hun koolstofdioxide kwam af bij lagere temperaturen. Die waarnemingen suggereerden dat het verwarmen van het stof eenvoudig van nature voorkomende, anorganische carbonaatmineralen had ontbonden, maar dat het verwarmen van de monsters van het meer organische stoffen had verbrand. Het meest veelzeggend, toen koolstofdioxide uit het meer steeg, daalde het niveau van zuurstofgas van ontledende perchloraten. Bij het zien van die gegevens verklaarde een SAM-teamlid naar verluidt: "Dit is verbranding van organische koolstof, mensen."

Glavin van Curiosity zegt dat de resultaten "opwindend" zijn, maar hij en de rest van het SAM-team zijn voorzichtiger in druk. Dat geldt ook voor organische geochemist Mark Sephton van Imperial College London, die niet in het Curiosity-team zit. De resultaten zijn "zeer consistent met organische koolstof", zegt hij, maar hij voegt eraan toe dat ze tot nu toe "verleidelijk" zijn in plaats van definitief.

De opwinding wordt getemperd door Glavin's gemakkelijke erkenning dat "we niets kunnen zeggen over de oorsprong van deze [organische] koolstof." Dat komt omdat een niet-biologische bron dichtbij is: elk jaar vallen honderden organische stoffen op Mars in meteorieten en kosmisch stof . Onderzoekers schatten dat deze organische verbindingen, niet door levende dingen maar door chemische processen in de ruimte, het oppervlak van Mars hadden kunnen voorzien van ongeveer 10 delen per miljoen (ppm) en enkele honderden ppm koolstof - genoeg aan de bovenkant om alles te verklaren van de ongeveer 500 ppm koolstof die Curiosity in de monsters van het meer heeft ontdekt.

Wat meer is, de oude omgeving rond Gale krater lijkt niet erg gastvrij voor het leven te zijn geweest, suggereren nieuwe analyses gerapporteerd in de Science papers. De afzettingen in het meer - die vanuit de omringende hoge grond in de krater zijn gespoeld - vertonen "zeer weinig bewijs voor chemische verwering" voordat ze aankomen in het meer, zegt teamlid Scott McLennan van Stony Brook University in New York. Dat suggereert dat er weinig vloeibaar water in de buurt was om de mineralen te veranderen en dus dat "we te maken hebben met zeer droge en / of koude omgevingen, " zegt McLennan. Het gebied lijkt misschien op de vijandige, hyperaride Atacama-woestijn van Chili, waar water alleen stroomt tijdens zeldzame hevige regenbuien.

De modderige bodem van het meer was misschien gastvrijer. In hun artikel beschrijven Grotzinger en zijn Curiosity-collega's de bodemmodder daar als een 'opvallend aardachtige bewoonbare omgeving'. Maar om te overleven in de modder van een zuurstofvrije planeet, zouden alle microben energie moeten hebben ontleend aan de chemische onevenwichtigheden tussen mineralen in het sediment eetende steen in een proces dat chemolithotrofie wordt genoemd.

Op aarde is chemolithotrofie s overtuigend alleen bekend in kilometers diepe rotsblootstelling in Zuid-Afrikaanse goudmijnen, volgens marine geochemist Steven D Hondt van de Universiteit van Rhode Island in Narragansett. En de niveaus van organische koolstof daar zijn minuscule vergeleken met de 500 ppm koolstof die op Mars wordt gerapporteerd. Dus als de martiaanse koolstof inderdaad organisch is, is de beste gok nu dat Curiosity de overblijfselen van een onverwachte ondergrondse oase is tegengekomen, of dat de meeste koolstof afkomstig is van meteorieten.

Een van de recente resultaten kan het gemakkelijker maken om martian koolstof te zoeken Voorlopig staan ​​koolstofjagers voor een serieus obstakel: kosmische stralen dringen een meter of zo ver door de rots, ver buiten het bereik van de boor van Curiosity, en vernietigen gedurende miljoenen jaren alle organische materie volledig.

In één artikel demonstreren Kenneth Farley van Caltech en collega's een elegante oplossing: een manier om gesteenten te identificeren die eeuwenlang zijn begraven onder minstens een paar meter beschermend gesteente en pas onlangs zijn blootgesteld aan winderosie. Met behulp van de massaspectrometer van SAM meten ze isotopen van helium, neon en argon die kosmische stralen genereren als ze door rots gaan. Hoe minder van deze isotopen ze vinden, hoe recenter de rots in de buurt van het oppervlak is blootgesteld. Met behulp van de techniek laten ze zien dat de 4-miljard jaar oude lakebed-rots geboord door Curiosity tussen 30 miljoen en 110 miljoen jaar geleden werd ontdekt terwijl winden 2 meter bovenliggende rots wegstraalden. Een ideale boorlocatie zou tientallen miljoenen jaren verser zijn, maar het is een begin.

Het geeft ons een rationele manier om organische stoffen op Mars te zoeken, zegt Grotzinger. Dus de volgende keer zullen de handlers van Curiosity alleen zoeken naar een teken van recente winderosie, zoals een opstapje in de rots, de rover naar de trap duwen en zien hoe vers de rots is blootgesteld. Voil : een geheel nieuwe benadering van prospectie voor vorig leven op de Rode Planeet.