Søgning efter liv på Mars kan få vandforstærket boost

Et nyt eksperiment designet til at opdage aminosyrer på Mars, på trods af det reaktive perklorat i Mars-jorden, der typisk nedbryder organiske forbindelser, kunne flyve på en fremtidig mission til Mars for at hjælpe med at søge efter liv der.

Hvor der er aminosyrer, der kan være – eller engang var – liv. Så naturligt, da NASAs Phoenix Mars Lander indsamlede prøver af den røde planets jord (alias regolith), videnskabsmænd ledte efter disse organiske forbindelser. Men da de testede regolitten for dem, de var ingen steder at finde. Der skulle dog være nogle organiske forbindelser, også selvom de lige kom fra meteoritter, der landede på Mars.

Da en vådkemisk analyse blev udført, blev problemet indlysende. De alkaliske jordprøver indeholdt næsten én procent perklorat (ClO4), som er et meget reaktivt kemikalie. Så da forskerne oprindeligt havde testet for organiske stoffer ved hjælp af pyrolyse (dvs. ved at bruge høje temperaturer til at nedbryde forbindelser), perkloratet, som bruges på Jorden som sprængstof og brændstof, ødelagde netop de molekyler, de ledte efter. Perchlorate har specialiseret sig i at forbrænde organiske stoffer, når de opvarmes - ikke underligt, at der ikke var nogen i nogen af ​​prøverne.

For at komme uden om problemet, der var brug for et nyt værktøj, og ikke kun behøvede den at håndtere perkloratproblemet, det skulle også være enkelt nok til sikkert at komme til Mars på den næste lander. Et nyligt papir af Dr. Aaron Noell ved NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) så på at bruge subkritisk vandudvinding (SCWE – udtales 'squee') som en løsning på pyrolyse/perklorat-problemet.

"SCWE lyder mere kompliceret, end det er, " Noell fortæller til Astrobiology Magazine. "Vi omtaler i spøg at det er at lave Mars-espresso, fordi i bund og grund, du hælder varmt højtryksvand i jordprøven. Pyrolyse er en meget god teknik til mange forbindelser, men aminosyrer er fortrinsvis opløselige i vand."

I sit studie, Noell brugte tre forskellige jordanaloger (en JSC Mars-1A simulant, en Atacama-ørkenjord, og en Antarctica Dry Valleys-jord) fra Jorden, samt en kontrol, at teste SCWE-teknikken. Han og hans team testede SCWE ved temperaturer på 185, 200, og 215 grader Celsius og i forskellige tider fra ti minutter til to timer. De fandt "høje udbytter af native aminosyrer ... med minimal forstyrrelse af fordelingen af ​​disse aminosyrer, selv i nærværelse af et perkloratsalt, " ifølge avisens abstract.

Samuel Kounaves, Professor i kemi ved Tufts University og ledende videnskabsmand for Wet Chemistry Lab på NASAs Phoenix Mars Lander, og som ikke var involveret i forskningen til dette papir, mener, at SCWE kunne være en god måde at analysere Martiansoils på på fremtidige missioner.

"Med nogle forbedringer, SCWE ville levere en masse fordele til en rummission, " han siger, tilføjer, at han gerne vil se fremtidige test prøve endnu højere temperaturer end 215 grader, hvilket ville gøre flere store organiske molekyler opløselige, og vil også hjælpe forskere med at forstå den fulde indvirkning af perkloratet på SCWE-testmetoden. Han vil også gerne se test på Mars-simulerende jord, der er tættere på det, der findes på Mars, end nogle af dem, der blev brugt i den seneste forskning.

Imidlertid, Kounaves kunne lide enkelheden ved at bruge vand som opløsningsmiddel. "At transportere vand [på en Mars-lander] er relativt simpelt, da det er nemt at opbevare og ikke-ætsende, " siger han. "Andre ting, der er mere komplekse, er ikke så let at opbevare. Og når først du udvinder ting med vand, de er nemmere at arbejde med."

Noell kalder SCWE for en "pirrende teknik", fordi vandets egenskaber ændrer sig, når temperaturen stiger, så videnskabsmænd kan bruge det til at målrette andre forbindelser, når de tester jord. "Aminosyrer har længe været højt prioriterede mål for det astrobiologiske samfund, " siger han. "Vi ønsker at gå videre og begynde at målrette... langkædede fedtsyrer og potentielt endda nogle af de polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er; disse er store molekyler lavet af brint og kulstofatomer), som typisk ikke er opløselige i vand, men ved de høje temperaturer i SCWE, de begynder at være." Dette betyder, at hvis SCWE var en del af en fremtidig missions våde laboratorium, et ekstraktionsopløsningsmiddel ville fungere for en lang række forskellige typer forbindelser.

At teste jord med SCWE har en tredje fordel:ved højere temperaturer hjælper processen med at adskille polypeptider (korte kæder af aminosyrer forbundet med hinanden) til individuelle aminosyrer. Dette giver forskere mulighed for at bestemme, hvor aminosyrerne kom fra, hvilket igen giver fingerpeg om eksistensen af ​​liv kontra byggestenene til livet. Mere kompliceret kemi indikerer ofte liv, siger Noell:"Når molekyler med større kompleksitet er lettere at finde, så kan videnskabsmænd begynde at afgøre, om tidligere liv, nuværende liv, eller en eller anden abiotisk Mars-proces er den mest sandsynlige synder, "Så kan videnskabsmænd begynde at stille det næste sæt spørgsmål om liv på Mars. Er polypeptiderne magen til dem, der findes på jorden? Hvis ja, i hvilken type organisme findes de?

Apropos det, Perkloratet i Mars-regolitten er ikke alle dårlige nyheder. Mens det kom i vejen for at finde de tegn på liv, forskerne leder efter, dens tilstedeværelse er faktisk et godt tegn for Mars' mulige beboelighed. Ja, perklorat er brændbart, men som et anti-frysemiddel letter det også flydende vand på Mars, hvilket ellers ville være umuligt ved et atmosfærisk tryk, der er omkring 0,6 procent af Jordens. Og da perklorat kan nedbrydes for at frigive ilt, det betyder, at der er en kilde på planeten til det, vi skal trække vejret.

Hvad angår livet på Mars, der kan være lidt beviser at finde på overfladen, uanset hvilken kemi eller teknikker, der bruges til at detaljere det.

"På dette tidspunkt, alle de beviser, jeg har set, peger på, at Mars' overflade er dårlig for livet - men vi kan finde [liv] under jorden, " siger Kounaves. "Der kunne være nogle kemotrope bakterier, der bruger perchlorat som energikilde - der kunne være et helt økosystem, der endda havde flydende vand til rådighed for sig."

Så for at finde liv på Mars, Kounaves siger, "Vi bliver nødt til at bore."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.