Łazik Curiosity NASA, który od 2012 roku krąży po kraterze Gale i zboczach Mount Sharp (Aeolis Mons), wykrył ważną sygnaturę węgla w próbkach pobranych za pomocą różnych instrumentów badawczych. Próbki mają bogaty ślad węglowy związany z procesami biologicznymi na Ziemi.
Naukowcom udało się wykryć sygnaturę próbek analizowanych przez TLS (Laser Compressive Spectrometry) i SAM (Analiza próbek na Marsie).
Chociaż odkrycie tej sygnatury węglowej jest interesujące, nie wskazuje bezpośrednio na starożytne życie na Czerwonej Planecie. Naukowcy zajmujący się ciekawością nie znaleźli jeszcze ostatecznych dowodów na poparcie starożytnego lub obecnego życia na Marsie – Chociaż to składnik wytrwałości, kuzynka Curiosity.
„Znajdujemy interesujące rzeczy na Marsie, ale naprawdę potrzebujemy więcej dowodów, aby stwierdzić, że zidentyfikowaliśmy życie” – powiedział Paul Mahaffey, były główny badacz instrumentu SAM w NASA Goddard Space Flight Center.
„Więc szukamy innej przyczyny, która może powodować sygnaturę węglową, którą widzimy, jeśli nie życie”.
Wykrywanie podpisów
W tym konkretnym badaniu Christopher House z Penn State University kierował zespołem, który wykorzystał 24 różne próbki zebrane przez Curiosity podczas jego życia. w kraterze Gale. Każda próbka została pobrana z pięciu zróżnicowanych geologicznie regionów w regionie charakteryzującym się dobrze zachowanymi starożytnymi powierzchniami.
Odwiert Highfield, wywiercony przez Curiosity 10 grudnia 2021 r. Ten otwór i próbka były bogate w węgiel. (Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Każda próbka została umieszczona w piecach SAM, gdzie została podgrzana do około 850 °C – pozwalając na uwolnienie gazów zawartych w próbkach z urządzeń SAM. Gdy te gazy dotrą do urządzeń, przestrajalny spektrometr laserowy Następnie zmierzył izotopy części węgla uwolnionego z próbek.
Izotopy, takie jak te zmierzone w House et al. Badania są niezbędne do zrozumienia procesów biologicznych i chemicznych, które zaszły i zachodzą na Marsie. Curiosity to pierwszy łazik, który potrafi interpretować i badać izotopy węgla bezpośrednio na powierzchni Marsa.
Ale dlaczego węgiel jest ważny?
Węgiel jest powszechnie uważany za jeden z najważniejszych – jeśli nie najważniejszy – pierwiastków w życiu, jak jest obecnie rozumiany i wiadomo, że ewoluował. Węgiel jest również stale wokół nas w powietrzu, wodzie i na lądzie.
Zrozumienie węgla i jego właściwości na Marsie może mieć kluczowe znaczenie dla poszukiwania życia na Czerwonej Planecie iw innych miejscach naszego Układu Słonecznego — takich jak niektóre księżyce Marsa. Jowisz i Saturn.
Węglowe odciski palców składają się z kilku różnych typów atomów, które różnią się wielkością i wagą. Organizmy na Ziemi używają atomu węgla-12 do metabolizmu żywności i/lub fotosyntezy zamiast większego i cięższego atomu węgla-13.
Jeśli astrobiolodzy i badacze potrafią zidentyfikować typy atomów węgla obecne w próbkach, które mają sygnatury węgla, mogą lepiej zrozumieć warunki, na jakie próbka była narażona, zanim została pobrana przez łazik. Na przykład, jeśli zostaną znalezione duże ilości atomów węgla-12, może to oznaczać, że sygnatury są związane z chemią związaną z życiem – o ile potwierdzają to inne dowody środowiskowe.
Ponadto badanie i zrozumienie stosunku między typami atomów węgla obecnych w sygnaturze węglowej zapewnia wgląd w rodzaj życia, które mogłoby istnieć, oraz środowisko, w którym żyło.
🧐 Dziwne i ciekawe! Znalazłem próbki z niezwykłymi izotopami węgla, które są kluczem do zrozumienia ewolucji planet. Na Ziemi jest to związane z życiem, ale wciąż może być wytworzone przez geologię. Co to oznacza na Marsie? Ach, to świetna łamigłówka! https://t.co/xLKj8QmEL9 pic.twitter.com/L3Gf8oFctP
– Łazik ciekawości (MarsCuriosity) 18 stycznia 2022
Dla House’a i in. W badaniu naukowcy odkryli, że prawie połowa z 24 próbek zawierała duże ilości atomów węgla-12 – zaskakujący potencjał odkrycia, biorąc pod uwagę związek węgla-12 z życiem na Ziemi. Zmierzona ilość węgla-12 jest nieco większa niż wcześniej zmierzona w próbkach atmosfery i innych meteorytach Marsa.
Ale życie może nie być odpowiedzią na duże ilości węgla 12 identyfikowanego z Curiosity.
„Na Ziemi procesy, które wytwarzają sygnał węglowy, który znajdujemy na Marsie, są procesami biologicznymi. Musimy zrozumieć, czy to samo wyjaśnienie działa na Marsa, czy też istnieją inne wyjaśnienia, ponieważ Mars jest tak inny” – powiedział House.
Naukowiec zajmujący się ciekawością Andrew Steele z Carnegie Institution for Science dodał: „Istnieje duża część obiegu węgla na Ziemi, która obejmuje życie, a z powodu życia istnieje ogromna część obiegu węgla na Ziemi, której nie rozumiemy ponieważ wszędzie, gdzie widzimy, jest życie”.
Mars prawdopodobnie uformował się z innej mieszanki izotopów węgla niż Ziemia, a węgiel mógł krążyć po planecie bez jakiejkolwiek ingerencji w życie. Ale naukowcy i planetolodzy wciąż próbują zrozumieć, w jaki sposób węgiel i inne pierwiastki krążą na Marsie, a to obejmuje próbę zrozumienia dokładnych stosunków izotopowych i tego, co dokładnie doprowadziło do powstania niektórych atomów i pierwiastków na Marsie w przeszłości.
„Zdefiniowanie obiegu węgla na Marsie jest absolutnie fundamentalne dla zrozumienia, jak życie może pasować do tego cyklu” – powiedział Steele. „Zrobiliśmy to z powodzeniem na Ziemi, ale dopiero zaczynamy definiować ten cykl dla Marsa”.
House i in. Artykuł zawiera szczegółowe informacje na temat wyników SAM i Tunable Laser Spectrometer, jednocześnie formułując hipotezy na temat tego, co mogło spowodować sygnaturę węgla i co to oznacza.
Hipoteza biologiczna jest inspirowana życiem na Ziemi, a naukowcy stawiają hipotezę, że pradawne bakterie na Marsie mogą wytwarzać unikalny ślad węglowy, uwalniając metan do atmosfery. Stamtąd promienie ultrafioletowe mogą przekształcać metan w większe złożone molekuły, które następnie mogą spadać na powierzchnię, gdzie nadal może być zachowany dzięki unikalnej sygnaturze węglowej bakterii.
Pierwsze dwie hipotezy niebiologiczne sugerują, że sygnatura węgla w próbkach może być wynikiem interakcji między promieniowaniem ultrafioletowym a dwutlenkiem węgla w atmosferze marsjańskiej, tworząc nowe cząsteczki zawierające węgiel. Te nowe cząstki osiadły później na powierzchni Marsa.
Druga hipoteza niebiologiczna sugeruje, że sygnatura węgla jest wynikiem pozostałości węgla z czasów, gdy Układ Słoneczny mógł przejść przez gigantyczny obłok molekularny, który był bogaty w węgiel wykryty w próbkach Curiosity. Uważa się, że to przejście przez bogaty w węgiel obłok molekularny miało miejsce setki milionów lat temu – i nadal jest stosunkowo niedawne pod względem kosmicznej skali czasu.
„Wszystkie trzy wyjaśnienia pasują do danych. Po prostu potrzebujemy więcej danych, aby ocenić ich wejście lub wyjście” – dodał House.
Niektóre z około 35 otworów, które Curiosity wywiercił w kraterze Gale. Kilka z tych otworów i próbek zostało użytych w House et al. badanie. (Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Dane z House et al. Badanie ma pomóc zespołom pracującym z łazikiem, kuzynem Curiosity, Wytrwaj w Jezero Crater, gdzie dane z badania sygnatury węglowej mogą dostarczyć wglądu w to, gdzie próbki, które można przywieźć z powrotem do laboratoriów na Ziemi, są zbierane i analizowane w celu ustalenia, czy sygnatura węglowa jest spowodowana przez życie.
House i in. Badania zostały opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences ze stycznia 2022 roku.
(Główny obraz: Curiosity robi sobie selfie przed wychodnią Mont Mercou podczas eksploracji Mount Sharp. Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
