NASA odkrywa pradawny materiał organiczny i świeży metan na Marsie

0
Ten niskokątny autoportret łazika marsjańskiego NASA Curiosity pokazuje pojazd w miejscu, z którego sięgnął w dół, by wywiercić się w skałę na Mount Sharp. Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS

W dwóch artykułach opublikowanych w czasopiśmie Science naukowcy z NASA opisują nowe odkrycia łazika NASA Curiosity, który od sześciu lat przeszukuje Marsa. Curiosity, wiercąc w marsjańskim gruncie odkrył pokłady materii organicznej. Potwierdzono także, że z powierzchni planety uwalniane są niewielkie ilości metanu, gazu, który na Ziemi jest produkowany prawie wyłącznie przez bakterie i procesy geologiczne.

W jednym z artykułów naukowcy pokazują, że w atmosferze Marsa stężenie metanu wzrasta i spada w zależności od pory roku, a czasami gwałtownie rośnie. Drugi dokument przedstawia dowody na to, że skały na powierzchni Marsa zawierają cząsteczki organiczne. Te obserwacje cząsteczek organicznych sugerują, że życie mogło istnieć na Marsie w pewnym momencie w przeszłości – a może nawet w teraźniejszości.

Nie powinniśmy jednak zbyt pochopnie wyciągać wniosków: chociaż cząsteczki organiczne są silnie związane z żywymi organizmami, istnieją inne sposoby ich tworzenia. „Dla chemika organiczny oznacza atom węgla w cząsteczce związanej z wodorem. To jest cząsteczka organiczna.” Innymi słowy, to, że naukowcy odkryli cząsteczki organiczne, niekoniecznie oznacza, że znaleźli oznaki dawnego życia na Marsie lub najwcześniejsze oznaki rodzącego się życia. Wymaga to po prostu dalszych badań.

Chociaż powierzchnia Marsa jest obecnie niegościnna, istnieją wyraźne dowody na to, że w odległej przeszłości marsjański klimat umożliwiał istnienie płynnej wody na powierzchni, która jest niezbędnym składnikiem do życia, jakie znamy. Dane z Curiosity pokazują, że miliardy lat temu jezioro wodne w kraterze Gale zawierało wszystkie składniki niezbędne do życia, w tym chemiczne budulce i źródła energii.

Powierzchnia Marsa jest narażona na promieniowanie z kosmosu. Zarówno promieniowanie, jak i ostre chemikalia rozkładają materię organiczną. Znalezienie starożytnych molekuł organicznych w pięciu centymetrach skały, które zostały zbadane, daje nadzieję na jeszcze ciekawsze odkrycia w przyszłości.

Razem nowe odkrycia wzbogacają temat poszukiwania życia na Marsie i choć nie są jednoznaczne, sugerują, że więcej badań Marsa to dobry kierunek. Oto główne wnioski z każdego z dwóch artykułów.

Sezonowe fluktuacje metanu na Marsie

W pierwszym artykule zespół naukowców kierowany przez dr Chrisa Webstera, starszego pracownika naukowego w Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA, pokazuje, że stężenie metanu w atmosferze Marsa zmienia się z sezonu na sezon. Dane zebrane w ciągu pięciu lat przez spektrometr laserowy Curiosity wykazały średni „poziom tła” metanu na poziomie 0,41 części na miliard objętości (ppbv), który regularnie spadał do około 0,21 ppbv na początku zimy i wzrósł do 0,65 ppbv pod koniec lata. Oprócz tego sezonowego wzoru, istnieją również sporadyczne tymczasowe skoki o wartości około 7 ppbv.

NASA Curiosity odkrył cykl sezonowy występowania metanu na Marsie. Podpowierzchniowe zbiorniki metanu wytworzone są z chemii wodno-skalnej i/lub z aktywności mikrobiologicznej. Obejmuje to metan uwięziony w klatratach lub komorach magmowych. Źródło: NASA/JPL, NASA, NASA/Curiosity/JPL-Caltech
Klatrat metanu to substancja krystaliczna złożona z cząsteczek wody i metanu. Klatraty metanu nazwę zawdzięczają swojej strukturze krystalicznej, w której cząsteczki wody tworzą klatki wokół molekuł gazu.

Znaczenie tego odkrycia polega na tym, że metan – jedna z najprostszych cząsteczek organicznych – jest często produkowany przez żywe organizmy, więc metan atmosferyczny sugeruje, że pod powierzchnią Marsa mogą znajdować się mikroorganizmy wytwarzające metan w sposób cykliczny. Autorzy badania zwracają jednak uwagę, że organizmy biotyczne są tylko jednym z wielu możliwych wyjaśnień obecności tego gazu: metan mógł zostać sprowadzony na planetę przez spadające asteroidy, mógł powstać w wyniku rozkładu skał i może zostać uwolniany w procesach geotermalnych, wśród wielu innych możliwych wyjaśnień.

Organiczne cząsteczki na Marsie

W drugim artykule zespół kierowany przez dr Jen Eigenbrode, naukowca z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard w NASA, wykazał wyraźne dowody na istnienie cząsteczek organicznych w liczącym 3-miliardy lat błocie na powierzchni Marsa. Zespół Eigenbrode’a zidentyfikował cztery różne cząsteczki organiczne i znalazł możliwe dowody na piątą. Ponownie naukowcy podkreślają, że ich odkrycia nie potwierdzają obecności życia na Marsie, ponieważ związki te mogły być wytwarzane w procesach abiotycznych – nieożywionych, podobnie jak metan w atmosferze planety. Sugerują jednak, że szukamy we właściwym miejscu.

Wyniki wskazują na stężenie węgla organicznego rzędu 10 części na milion lub więcej. Jest to zbliżone do ilości obserwowanej w marsjańskich meteorytach i około 100 razy większe niż wcześniejsze wykrycie węgla organicznego na powierzchni Marsa. Niektóre ze zidentyfikowanych cząsteczek obejmują tiofeny, benzen, toluen i małe łańcuchy węglowe, takie jak propan lub buten.

Natomiast w 2013 r. instrument Sample Analysis at Mars (SAM) wykrył cząsteczki organiczne zawierające chlor w skałach w najgłębszym punkcie krateru Gale.

Wodne jezioro, które niegdyś wypełniało krater Gale, zawierało złożone cząsteczki organiczne około 3,5 miliarda lat temu. Podpowiedź o nich zachowała się jeszcze w skałach wzbogaconych w siarkę, pochodzących z osadów jeziora. Siarka mogła przyczynić się do ochrony związków organicznych nawet wtedy, gdy skały były narażone na powierzchni na promieniowanie i substancje podobne do substancji wybielających, zwane nadchloranami.

Odkrycia zawarte w tym artykule sugerują dodatkowo, że Mars mógł mieć atmosferę podobną do tej na wczesnej Ziemi, kiedy zaczęło się życie. Jeśli środowisko na Marsie rzeczywiście było bardziej nadające się do zamieszkania 3 miliardy lat temu, możliwe jest, że Czerwona Planeta posiada składniki dla wczesnych, podstawowych form życia. Ale jest też możliwe, że wykryte cząsteczki spadły na planetę z gwiazd lub pochodziły z rozkładających się skał. Po prostu jest za wcześnie, by to stwierdzić.

Przyszłość eksploracji Marsa

Niezależnie od źródła tych cząsteczek, nowe odkrycia zasługują na dalsze badania podczas przyszłych misji na Marsa. Znalezienie metanu w atmosferze i starego węgla zachowanego na powierzchni daje naukowcom pewność, że łaziki NASA Mars 2020 i ESA ExoMars znajdą jeszcze więcej substancji organicznych, zarówno na powierzchni, jak i pod powierzchnią.

Źródło: NASA