Opdagede et 40-årigt vikingeeksperiment liv på Mars?

(Phys.org) – I 1976, to vikingelandere blev det første amerikanske rumfartøj fra Jorden til at lande på Mars. De tog de første billeder i høj opløsning af planeten, undersøgte planetens geografiske træk, og analyseret den geologiske sammensætning af atmosfæren og overfladen. Måske mest spændende, de udførte også eksperimenter, der søgte efter tegn på mikrobielt liv i Mars jord.

Samlet set, disse livsdetektionseksperimenter frembragte overraskende og modstridende resultater. Et eksperiment, eksperimentet Labeled Release (LR), viste, at Mars-jorden testede positivt for stofskifte - et tegn på, at på jorden, ville næsten helt sikkert antyde tilstedeværelsen af ​​liv. Imidlertid, et relateret eksperiment fandt ingen spor af organisk materiale, tyder på fravær af liv. Uden organiske stoffer, hvad kunne være, eller synes at være, metaboliserer?

I de fyrre år siden disse eksperimenter, videnskabsmænd har ikke været i stand til at forene de modstridende resultater, og den generelle konsensus er, at vikingelanderne ikke fandt noget afgørende bevis på liv på Mars. Imidlertid, et lille mindretal af videnskabsmænd hævder, at vikingeresultaterne var positive for livet på Mars.

En fremtrædende fortaler for dette synspunkt er Gilbert Levin, Eksperimenter af Viking LR -eksperimentet. I starten Levin mente, at LR-resultaterne var uklare, og udtalte blot, at resultaterne var i overensstemmelse med biologien. Imidlertid, i 1997, efter mange års yderligere eksperimenter på Jorden, sammen med nye opdagelser på Mars (som NASA nu har erklæret "beboelig"), og opdagelsen af ​​mikroorganismer, der lever under forhold på Jorden lige så alvorlige som dem på Mars, han og hans Viking Co-Experimenter, Dr. Patricia A. Straat, har argumenteret for, at Mars-resultaterne bedst forklares af levende organismer.

For nylig, Levin og Straat publicerede et perspektivstykke i tidsskriftet Astrobiologi hvor de genovervejer resultaterne af Viking LR-eksperimentet i lyset af de seneste fund på Mars og nyere forslag til uorganiske stoffer, der kan efterligne de observerede metabolismelignende processer. De hævder, at ingen af ​​de foreslåede abiotiske stoffer i tilstrækkelig grad forklarer vikingernes resultater, og at Mars-mikrober stadig skal betragtes som den bedste forklaring på resultaterne.

Sådan fungerede eksperimentet med mærket udgivelse

I LR-eksperimentet, både Viking 1 og Viking 2 landere indsamlede prøver af Marsjord, injicerede dem med en dråbe fortyndet næringsopløsning, og overvågede derefter luften over jorden for tegn på metaboliske biprodukter. Da næringsstofferne var mærket med radioaktivt kulstof-14, hvis mikroorganismer i jorden metaboliserede næringsstofferne, de forventes at producere radioaktive biprodukter, såsom radioaktiv kuldioxid eller metan.

Inden opsendelsen af ​​Viking -rumfartøjet, forskerne testede den eksperimentelle protokol på en lang række forskellige jordbund fra hårde miljøer, fra Death Valley til Antarktis. I hvert tilfælde, forsøgene testede positivt for livet. Så som kontrol, forskerne opvarmede prøverne til 160 °C for at dræbe alle livsformer, og testede derefter igen. I hvert tilfælde, eksperimenterne blev nu testet negative. For yderligere at bekræfte, at den eksperimentelle procedure ikke ville producere falske positiver, forskerne testede det på jord, der vides at være steril, såsom dem fra Månen og Surtsey vulkanøen nær Island, hvilket gav negative resultater som forventet.

En gang på Mars, LR-eksperimentet blev udført efter forsøget, der søgte efter organiske molekyler, kom op tomhændet. Så det kom som en overraskelse, da begge vikingelandere, placeret 4, 000 miles fra hinanden, opsamlet jord, der testede positivt for stofskiftet. For at udelukke muligheden for, at den stærke ultraviolette stråling på Mars kan forårsage de positive resultater, landmændene samlede jord begravet under en sten, som igen blev testet positiv. Kontroltestene virkede også, med 160 °C steriliseringskontrol, der giver negative resultater.

Ud over, det så ud til, at uanset hvad de foretog sig, var metaboliseringen relativt skrøbelig, da metabolisk aktivitet blev signifikant reduceret ved opvarmning af prøven til 50 °C, og helt fraværende ved opbevaring af jorden i mørke i to måneder ved 10 ° C. Levin og Straat mener, at disse resultater giver nogle af de stærkeste beviser på, at jorden indeholdt liv i Mars.

Ikke-biologiske kandidater

Lige siden LR eksperimenterne, forskere har ledt efter andre former for ikke-biologiske kemikalier, der kan give identiske resultater.

I deres nye avis, Levin og Straat gennemgår nogle af disse forslag. En mulig kandidat er format, som er en bestanddel af myresyre, der findes naturligt på Jorden. Et forsøg af LR-type fra 2003 viste, at formiat i en jordprøve fra Atacama-ørkenen i Sydamerika gav et positivt resultat, selvom jorden stort set ikke indeholdt mikroorganismer. Imidlertid, undersøgelsen omfattede ikke en steriliseringskontrol, og det er sandsynligt, at formiatkoncentrationen i Atacama-ørkenen er meget højere end på Mars.

En anden potentiel kandidat er perklorat eller et af dets nedbrydningsprodukter. I 2009 Phoenix-missionen til Mars opdagede perchlorater i Mars-jorden. Selvom perchlorater kunne give et positivt resultat, fordi de producerer gas, når de interagerer med nogle aminosyrer, de nedbrydes ikke ved 160 ° C, og ville således fortsætte med at give positive resultater efter steriliseringskontrollen.

En undersøgelse fra 2013 foreslog, at kosmiske stråler og solstråling kan få perklorat til at nedbrydes til hypoklorit, hvilket ville give positive resultater og i modsætning til perklorat, ødelægges ved opvarmning ved 160 °C. Af disse grunde, hypochlorit er uden tvivl den bedste kandidat endnu til at forklare LR-resultaterne.

Alligevel, Levin og Straat bemærker, at hypochlorit endnu ikke er blevet testet ved 50 °C (temperaturen, hvor aktiviteten af ​​Mars-jorden blev væsentligt reduceret) eller efter langtidsopbevaring i mørke (hvilket gav et negativt resultat for Mars-prøverne) . Så på dette tidspunkt, intet ikke-biologisk middel har opfyldt alle LR-resultaterne.

Biologiske kandidater

I dag ved forskere meget mere om Mars, end de gjorde for 40 år siden. En af de største opdagelser kom i 2014, da Mars Science Laboratory Curiosity-roveren opdagede tilstedeværelsen af ​​organiske molekyler på Mars for første gang.

I løbet af de sidste to år, Curiositys indbyggede prøveanalyse på Mars (SAM) laboratorium har påvist metan, chlorerede kulbrinter, og andre organiske molekyler. Forskere formoder, at disse organiske stoffer kan være dannet på Mars eller blevet båret dertil af meteoritter.

Opdagelsen af ​​organisk stof på Mars rejser spørgsmålet om, hvorfor vikingeeksperimentet ikke opdagede organisk stof tilbage i 1976. Som Levin forklarer, der er flere grunde, der kan forklare, hvorfor Viking-resultaterne var negative.

"Vi har for længe siden påpeget problemerne med Viking GCMS (gaskromatograf-massespektrometer), " sagde Levin. "Selv dens eksperimentator, Dr. Klaus Biemann, understregede ofte, at GCMS ikke var et livsdetektionseksperiment. Det krævede mindst en million mikrobielle celler for at opdage organisk materiale. Ud over, instrumentet havde ofte fejlet, når det blev testet på Jorden. Senere, det blev hævdet, at perchlorat i jorden ødelagde det organiske stof. Imidlertid, Jeg ser forsigtigt på dette, da der ikke er beviser for perklorat på vikingepladserne."

I lyset af de seneste fund, Levin og Straat mener, at det er vigtigt at genoverveje LR -resultaterne som at have en biologisk oprindelse. Andre forskere, der støtter dette synspunkt, har foreslået, at liv fra Mars kunne tage form af methanogener (mikroorganismer, der producerer metan som et biprodukt), halofiler (som kan tolerere høje saltkoncentrationer såvel som alvorlig stråling og lave oxygenkoncentrationer), eller en form for "kryptobiotisk" mikroorganisme, der ligger i dvale, indtil den reaktiveres, fx ved en næringsopløsning som den i LR-eksperimentet.

Udgivelsesudfordringer

At udgive et papir om livet på Mars var meget anderledes end at udgive mere typiske undersøgelser (gennem årene har Levins forskning har inkluderet kaloriefattige sødestoffer, farmaceutiske lægemidler, sikrere pesticider, og spildevandsbehandlingsprocesser, blandt andre). Det tog næsten 20 år for Levin og Straat at udgive et peer-reviewet papir om deres fortolkning af Viking LR-resultaterne.

"Siden jeg først konkluderede, at LR havde opdaget liv (i 1997), store jurytidsskrifter havde afvist vores publikationer, "Fortalte Levin Phys.org . "Jeg og min med-eksperimenter, Dr. Patricia Ann Straat, derefter offentliggjort hovedsagelig i astrobiologisektionen af ​​SPIE Proceedings, efter at have præsenteret papirerne på de årlige SPIE-kongresser. Selvom disse var indbudte papirer, de blev stort set ignoreret af hovedparten af ​​astrobiologer i deres publikationer." Disse papirer er tilgængelige på gillevin.com.

"På et møde i den canadiske rumfartsorganisation, Jeg mødte Dr. Sherry Cady, redaktøren af Astrobiologi . Hun inviterede mig til at indsende et papir til peer review. Det gjorde jeg, og den blev straks sendt, ikke engang sendt ud til anmeldelse på grund af dets livskrav.

"Pat og jeg besluttede, at vi ville producere et papir, der ville modstå den største videnskabelige undersøgelse. Det tog år med utallige gengivelser og efterlevelse af eller bortforklaring af et utal af anmelderes kommentarer, men vi blev ved, indtil vi fjernede enhver negativ kommentar. Dermed, vi synes, at denne publikation er ganske vigtig, idet den er skrubbet så grundigt, at de resterende punkter er fast etableret.

"Du er muligvis ikke enig i konklusionen, men du kan ikke nedsætte de trin, der fører dertil. Du kan kun sige, at trinene er utilstrækkelige. Men, til os, det virker som et spinkelt forsvar, da ingen ville tilbagevise disse resultater, hvis de var blevet opnået på Jorden."

Fremtidsudsigt

For Levin og Straat, en af ​​de vigtigste grunde til at overveje eksistensen af ​​liv på Mars er en praktisk grund, der kan påvirke fremtidig forskning.

"Det virker fornuftigt, at det videnskabelige samfund fastholder biologi som en levedygtig forklaring på LR-eksperimentelle resultater, " skriver de i deres papir. "Det virker uundgåeligt, at astronauter til sidst vil udforske Mars. Af hensyn til deres sundhed og sikkerhed, biologi bør holdes i spidsen for mulige forklaringer på LR-resultaterne."

Fremadrettet, Levin og Straat foreslår, at omhyggeligt designede eksperimenter kan hjælpe med at besvare spørgsmålet om eksistensen af ​​liv på Mars. I særdeleshed, LR-type eksperimenter, der tester for chiral præference, kunne fortælle, om det metaboliserende stof er biologisk eller kemisk, da kun biologiske midler kan skelne mellem venstre og højre isomerer. Forskerne understreger også vigtigheden af ​​den fortsatte søgen efter organiske molekyler, især dem med biologisk betydning såsom aminosyrer, simple kulhydrater, lipider, proteiner, og DNA. Fremtidige forsøg kan også give mulighed for at undersøge Mars -jord under et mikroskop.

På trods af de positive udsigter, Levin og Straat bemærker, at alle fremtidige forsøg vil have en uundgåelig ulempe:potentialet for kontaminering fra tidligere landere. I denne henseende Vikingelanderne var unikke, fordi de var det eneste uberørte Mars-livsopdagelseseksperiment, vi nogensinde vil have.

© 2016 Phys.org