Należący do NASA łazik Curiosity odkrył na Marsie różnorodną mieszankę cząsteczek organicznych, w tym substancji chemicznych powszechnie uznawanych za elementy składowe powstania życia na Ziemi. Odkrycie to stanowi pierwszy przypadek przeprowadzenia nowego rodzaju eksperymentu chemicznego na innej planecie.
Łazik ciekawości sumiennie badał Marsa Krater Gale’a i Mount Sharp, odkąd robot wylądował na Czerwonej Planecie w dniu 6 sierpnia 2012 r. Łazik marsjański wielkości samochodu krąży obecnie po rejonie Glen Torridon w kraterze Gale – miejscu, które według naukowców mogło panować w warunkach sprzyjających rozwojowi starożytnego życia, gdyby w ogóle tam istniało. Będąc w tym regionie, Curiosity niedawno skorzystał ze swojego pokładu Analiza próbek na Marsie (SAM) zestaw instrumentów zbudowany w celu poszukiwania związków pierwiastka węgla powiązanych z życiem i badania sposobów wytwarzania i niszczenia tych związków w ekosferze Marsa.
Badaniami nad pierwszym eksperymentem SAM TMAH w ramach Curiosity kierowała Amy Williams, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk Geologicznych Uniwersytetu Florydy w Gainesville. Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.
„Ten eksperyment i jego wyniki były dziełem miłości i nauki” – Williams powiedział Space.com. „To był pierwszy raz, kiedy TMAH został użyty na innym świecie, a nasz zespół intensywnie pracował nad interpretacją i potwierdzeniem cząsteczek wykrytych w tym pierwszym w swoim rodzaju eksperymencie”.
Piaskowce gliniaste
Eksperyment Curiosity wykrył ponad 20 cząsteczek organicznych z piaskowców zawierających glinę w liczącej około 3,5 miliarda lat części Glen Torridon na wzgórzu Knockfarrill. Zaobserwowana różnorodność cząsteczek organicznych sugeruje, że w cząsteczkach zachowała się pewna różnorodność chemiczna starożytne osady marsjańskie pomimo miliardów lat diagenezy (procesu, w wyniku którego osad zamienia się w skałę) i narażenia na promieniowanie.
„Proponujemy, aby ten zestaw substancji organicznych reprezentował produkty rozkładu termochemolizy TMAH ze starożytnego organicznego materiału makromolekularnego, który zachował się w liczących miliardy lat skałach osadowych w kraterze Gale” – wyjaśnia artykuł badawczy.
Williams powiedział, że odkrycia łazika zostały potwierdzone przez inne instrumenty na pokładzie. „Powtarzaliśmy identyfikację cząsteczek, korzystając z części zapasowego sprzętu pokładowego SAM, aby potwierdzić nasze ustalenia” – powiedział Williams. „Sądzę, że dobrze wykorzystaliśmy ten czas, ponieważ mamy teraz dowody na to, że zestaw cząsteczek rozbitych przez odczynnik TMAH pochodzi z bardziej złożonego wielkocząsteczkowego węgla zachowanego pod powierzchnią Marsa”.
Rodzime marsjańskie substancje organiczne
W nowo wydanym artykule wyjaśniono, że trwająca charakterystyka materii organicznej na Marsie „jest filarem współczesnych eksploracji robotycznych, ponieważ agencje kosmiczne wysyłają łaziki i lądowniki w celu zbadania przeszłych i obecnych możliwości zamieszkania Marsa oraz poszukiwania oznak życia”.
Co więcej, w ciągu dziesięciu lat badacze poczynili postępy w poszukiwaniach cząsteczek organicznych Mars do identyfikacji rodzimych marsjańskich substancji organicznych.
„Jesteśmy teraz gotowi zająć się źródłem tych substancji organicznych, niezależnie od tego, czy są one egzogenne (np. cząstki pyłu meteorytowego, kometarnego lub międzyplanetarnego) czy endogenne (np. wytwarzane abiotycznie lub biologicznie)” – stwierdza w badaniu Williams i współpracownicy.
Jak zauważono w nowym artykule badawczym, potwierdzenie istnienia wielkocząsteczkowej materii organicznej „potwierdza możliwość, że przyszłe zoptymalizowane eksperymenty z termochemolizą TMAH mogą uwolnić starożytne biosygnatury zachowane w makrocząsteczkach na Marsie (jeśli są obecne)”.
Wyniki eksperymentu SAM TMAH „rozszerzają bibliotekę potwierdzonych i sugerowanych cząsteczek organicznych zachowanych w głębokim czasie geologicznym w pobliżu powierzchni Marsa i potwierdzają obecność wielkocząsteczkowego węgla na Marsie” – podsumowuje artykuł.
Różne lokalizacje na Marsie
Naukowcy twierdzą, że odkrycia Curiosity mogą powiązać się z obserwacjami prowadzonymi przez innego łazika marsjańskiego NASA. „Nasze ustalenia pokrywają się z niektórymi obserwacjami materii organicznej przeprowadzonymi przez łazik Perseverance” – powiedział Williams.
Do identyfikacji cykliczności wykorzystano eksperyment TMAH w ramach Curiosity (lub aromatyczne) związki organiczne pochodzące z bardziej złożonego węgla wielkocząsteczkowego, powiedział Williams. Tymczasem łazik Perseverance wykorzystał inny instrument do znalezienia dowodów zarówno na obecność cyklicznych związków organicznych, jak i wielkocząsteczkowego węgla.
„Mamy teraz dowody na istnienie różnorodnej i potencjalnie złożonej materii organicznej zachowanej w różnych miejscach na Marsie i wykrytej za pomocą różnych zestawów instrumentów. Sugeruje to, że węgiel organiczny jest na Marsie lepiej zachowywany przez długie okresy czasu, niż się spodziewaliśmy, biorąc pod uwagę surowe środowisko radiacyjne” – powiedział Williams.
Instrumenty do wykrywania przyszłego życia
Te nowe wyniki mogą być przydatne w przyszłych instrumentach do wykrywania życia wykonywanych przez roboty lub przez astronautów, powiedział Williams, nazywając eksperyment TMAH „pionierem nadchodzących misji planetarnych”.
Wersje eksperymentu TMAH latają z Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) na pokładzie statku Europejskiej Agencji Kosmicznej Łazik Rosalind Franklin przeznaczonego na równinę Oxia Planum na Marsie oraz na instrumencie spektrometru mas Dragonfly (DraMS) instalowanego na Marsie Wiropłat ważki przeznaczony na księżyc Saturna tytan.
Williams powiedział, że nowe wyniki mogą pomóc w projektowaniu eksperymentów przyszłych misji.
„Eksperyment TMAH ujawnił, że węgiel wielkocząsteczkowy jest zachowywany przez długie okresy czasu w niektórych skałach Marsa. To ważna informacja dla przyszłych misji i instrumentów wykrywania życia, ponieważ obecnie wiemy, że większe cząsteczki, które mogłyby powstać przez życie, mogą zachować się na Marsie blisko powierzchni” – dodał Williams.
Instrumenty nowej generacji, podsumował Williams, „mogą skupić się na technikach pełniejszej ekstrakcji tych substancji organicznych i zebraniu nowych informacji na temat ich tożsamości i potencjalnego pochodzenia, czy to geologicznego, meteorytowego, czy biologicznego”.
