Rover kunne opdage livet på Mars - her er hvad der skulle til for at bevise det

At finde tidligere eller nuværende mikrobielt liv på Mars ville uden tvivl være en af ​​de største videnskabelige opdagelser nogensinde. Og på bare to år, der er en stor mulighed for at gøre det, med to rovere der starter der for at lede efter tegn på liv - Mars2020 af NASA og ExoMars af European Space Agency og Roscosmos.

Jeg hjælper med at udvikle et af instrumenterne til ExoMars -roveren, som bliver Europas første forsøg på at lande en mobil platform på den røde planet. Det vil også være den første rover, der borer ned i Marsskorpen til en dybde på to meter.

Men roveren vil ikke være den første, der leder efter beviser på liv. Vikingelanderne, der blev sendt af NASA i 1970'erne, foretog eksperimenter designet til det. De var i sidste ende uden held, men gav et væld af oplysninger om Mars 'geologi og atmosfære, der kommer godt med nu. Faktisk, udforskning i løbet af det sidste halve århundrede har vist os, at det tidlige Mars engang var en dynamisk og potentielt beboelig planet.

Selvom det ikke er helt umuligt, at der kunne eksistere liv på Mars i dag, ExoMars er primært fokuseret på at lede efter uddød liv. Fordi der er en risiko for, at den kan forurene planeten med mikrober fra Jorden, det er ikke tilladt at gå i nærheden af ​​de steder, hvor vi tror, ​​det er muligt, at mikrober kunne eksistere i dag.

Chemofossiler er det bedste bud

På jorden, livet folder sig konstant ud omkring os, efterlader sine spor på vores planet hver dag. Der er, imidlertid, en række faktorer at kæmpe med, når man leder efter liv på Mars. Den første er, at de livsformer, vi leder efter, er encellede mikroorganismer, usynlig for det blotte øje. Dette skyldes, at livet på Mars usandsynligt vil være kommet længere ned ad den evolutionære vej. Dette er faktisk ikke så mærkeligt-Jorden selv var en verden med encellet liv i to milliarder år eller mere.

Et andet problem er, at det liv, vi leder efter, ville have eksisteret for tre eller fire milliarder år siden. Meget kan ske på den tid - klipper, der bevarer dette bevis, kan udhules og deponeres igen, eller begravet dybt uden for rækkevidde. Heldigvis Mars har ikke pladetektonik - den konstante skiftning og genbrug af skorpen, vi har på Jorden - hvilket betyder, at det er en geologisk tidskapsel.

Fordi vi leder efter tegn på længe døde mikroorganismer, jagten på biosignaturer ligger i detektering og identifikation af organiske "kemofossiler"-forbindelser, der efterlades af livets nedbrydning. Disse er forskellige fra organiske forbindelser leveret til planeter på ryggen af ​​meteoritter, eller dem, såsom metan, der kan produceres ved både geologiske og biologiske processer. Ingen enkelt forbindelse vil bevise, at livet engang eksisterede.

Hellere, det vil være karakteristiske mønstre til stede i alle organiske forbindelser, der opdages, der forråder deres biologiske oprindelse. Lipider og aminosyrer, for eksempel, er grundlæggende komponenter til levende ting, men findes også i visse meteoritter. Forskellen ligger i at finde beviser, der viser en udvælgelsesproces. Lipider efterladt af nedbrudte cellemembraner vil sandsynligvis have et begrænset størrelsesinterval, og omfatter et lige antal carbonatomer. Tilsvarende aminosyrer findes naturligt i både venstre- og højrehåndede former (som handsker), men af ​​en eller anden grund bruger livet kun de venstrehåndede.

Det er også muligt for mikroorganismer at producere synlige fossiler i stenrekorden. Når forholdene tillader det, mikrobielle måtter (flerlags mikroorganismer) kan blive spredt med fint sediment, producerer karakteristiske morfologiske strukturer i sten, der dannes efterfølgende. Imidlertid, de specifikke miljøforhold, der kræves til dette, betyder, at sådanne aflejringer sandsynligvis ikke vil blive opdaget af en rover, der kun udforsker et lille område af en hel planet.

Så, det bedste bud vil være at lede efter organiske forbindelser, en opgave, der tilkommer Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) - det største instrument i ExoMars -rover -nyttelasten.

Et spændende fund fra vikingelanderne var fraværet af påviselige organiske forbindelser på Marsoverfladen. Dette var uventet - mange organiske forbindelser findes i hele solsystemet, som ikke dannes gennem biologisk aktivitet. Efterfølgende missioner afslørede, at en kombination af hård kemi og intens stråling effektivt fjerner meget af det organiske materiale fra overfladen af ​​Mars, uanset dens oprindelse.

Men for nylig er NASAs Curiosity rover begyndt at finde nogle enkle organiske forbindelser, antyder hvad der kan ligge nedenunder. Ved at analysere prøver hentet fra under overfladen, MOMA vil have et bedre skud til at finde de organiske biosignaturer, der har overlevet tidens hærgen.

Forvirrende forurening

Inden en søgning efter biosignaturer overhovedet begynder, imidlertid, ExoMars skal først finde de rigtige sten. Landingsstederne på listen til missionen har, delvis, valgt på grundlag af deres geologiske egenskaber, inklusive deres alder (mere end 3,6 milliarder år gammel).

Hvis MOMA identificerer organiske molekyler inden for de prøver, som boremaskinen bringer, en af ​​de første ting vil være at fastslå, om de er et resultat af kontaminering af nogen skurkagtige jordbaserede organiske stoffer. Mens ExoMars leder efter et fremmed liv, det er designet til at lede efter liv, der er baseret på den samme grundlæggende kemi som livet på Jorden. På den ene side, dette betyder, at meget følsomme instrumenter som MOMA kan designes, der målretter mod biosignaturer, som vi har en god forståelse for, og derfor øge sandsynligheden for, at ExoMars bliver en succes.

Bagsiden er, at disse instrumenter også er følsomme over for liv og organiske molekyler på Jorden. For at sikre, at terrestriske organiske eller mikrobiologiske stuvninger minimeres, roveren og dens instrumenter er bygget og samlet i ultrarene rum. En gang på Mars, roveren vil køre et antal "tomme" prøver, som viser hvad, hvis nogen, kontaminering kan forekomme.

Ultimativt, at finde stærke tegn på uddød liv på Mars, om det er kemofossiler eller noget mere synligt, vil bare være det første trin. Som med de fleste videnskabelige opdagelser, det vil være en gradvis proces, med beviser, der bygger lag for lag op, indtil der ikke findes nogen anden forklaring. Hvis NASA Mars2020 -roveren også finder lignende pirrende beviser, så vil disse opdagelser repræsentere en trinvis ændring i vores forståelse af livet generelt. Og, mens det er utroligt usandsynligt, det er naturligvis muligt, at ExoMars chancer for nogle levende martiske mikroorganismer.

Om ExoMars rammer jackpotten, er tilbage at se, men i det mindste vil det markere en ny begyndelse for søgen efter liv på Mars.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.