Jernrige mineraler på Mars kan indeholde livets fedtsyrer

En lille strøm i det sydlige England kunne guide vejen til at finde beviser for gammelt liv på Mars, i form af fedtsyrer konserveret i et jernrigt mineral kaldet goethit.

Forskere fra Imperial College London vovede sig til amtet Dorset på Storbritanniens sydkyst for at prøve en sur strøm, der løber ind i St Oswald's Bay, som ligger tæt på den berømte kalkstensformation Durdle Door. Syren i vandløbet, som har en pH på 3,5, menes at ligne vand, der strømmede på tidlige Mars under dens hesperiske epoke for over tre milliarder år siden.

Vandløbet løber over sandstensbede, der dateres tilbage til kridttiden. I den fjerne æra, skovbrande afsatte trækul i sandet. Bakterier var i stand til at leve af kullet, bruger sulfat til at nedbryde det og producere jernsulfidmineralet kendt som pyrit, eller 'narre guld'. Spol frem til i dag, og vandet i åen oxiderer pyriten, producerer en svag svovlsyre, der giver vandet dets pH, mens en række jern-sulfatmineraler udfælder ud på vandløbet, herunder et mineral kaldet jarosit.

Jarosite udmærker sig ved at fange organisk materiale, især syrer, som er blandt de mest almindelige typer organiske forbindelser produceret af livet. Over tid, vandet forvandler jarosit til et andet mineral kaldet goethit. Under tørre forhold, som på Mars, goethit dehydrerer til endnu et jernrigt mineral kaldet hæmatit, hvilket er det, der giver Mars dens rustrøde farve. Jarosite, goethit og hæmatit er alle tidligere blevet opdaget på Mars i betydelige mængder.

Imperial College-forskerne – Jonathan Tan, James Lewis og Mark Sephton - fandt ud af, at goethitten i vandløbet indeholdt en overflod af velbevarede fedtsyrer. Baseret på den overflod, og antager, at oldtidens Mars var vært for en mikrobiel biomasse svarende til den, der findes i Dorset-strømmen, forskerne vurderer, at der kan være mindst 28,6 milliarder kilo fedtsyrer indespærret i jernrige sten på den røde planet.

Entydig biomarkør

Betydningen af ​​at finde fedtsyrer lavet af lange kæder af kulstofatomer på Mars bør ikke undervurderes, for de ville være en utvetydig biomarkør, siger Sephton, der er professor i organisk geokemi og leder af Imperials afdeling for geovidenskab og teknik.

"Hvis du bare smider kulstofatomer sammen på en ikke-biologisk måde, så er der 50, 000 andre mulige isomerer, som carbonatomerne kunne danne, før de når en kæde på 18 carbonatomer, " siger han til Astrobiology Magazine. "Tilstedeværelsen af ​​en 18-carbon-atom fedtsyre er næsten sikker på at være blevet produceret af biologiske processer."

Tricket er at finde Mars fedtsyrer, hvis de findes. Instrumentpakken Sample Analysis at Mars (SAM) på NASAs Curiosity-rover virker ved at bage prøver af snavs og sten for at fordampe organiske molekyler for at gøre dem nemmere for gaskromatografmassespektrometeret (GCMS) om bord at opdage. SAM har også ni forseglede 'våd kemi'-kopper, hver fyldt med en blanding af kemikalier. Når prøver blandes med disse kemikalier og opvarmes til op til 900 grader Celsius, kemikalierne kan omdanne alle tilstedeværende organiske molekyler til mere flygtige produkter, som er nemmere for GCMS at analysere. To af kopperne er fyldt med tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) og methanol, hvormed fedtsyrer kunne påvises. Ingen af ​​de to kopper er endnu blevet brugt.

"Vi får kun to forsøg på eksperimentet, " siger Jennifer Eigenbrode fra NASAs Goddard Space Flight Center, som ledede videnskabsholdet i den nylige opdagelse af organiske molekyler på Mars. "Teamet overvejer alle muligheder, inklusive et lerrigt lag ved siden af ​​Vera Rubin Ridge, som har været et centralt mål for analyse siden starten af ​​missionen."

Tager de rigtige prøver

Mens Eigenbrode minder os om, at deres oprindelse forbliver usikker, tilstedeværelsen af ​​organiske molekyler på Mars lover godt for muligheden for gammelt liv på Mars. Imidlertid, Sephton mener, at de jernrige goethitprøver er yderligere muligheder til det lerrige materiale. I 2008 opdagede NASAs Phoenix-lander, at Mars' overflade er dækket af visse mineraler, der frigiver ilt, når de opvarmes, og at ilt forenes med de organiske forbindelser og ødelægger dem. Jarosit er et af disse mineraler, men det er goethite ikke. Det betyder, at hvis noget gammelt liv på Mars efterlod fedtsyrer, der blev indkapslet i jarosit, der blev til goethit, så burde de disse fedtsyrer stadig være sporbare.

Sephton siger, at det er afgørende at tage den rigtige prøve. "Du kan få det bedste instrument, den bedste teknik, men hvis du har den forkerte prøve, du finder ingen fedtsyrer, " siger han til Astrobiology Magazine. "Det arbejde, vi har udført i Dorset, er at forsøge at give den information, der vil tillade det bedste valg af prøve på Mars."

Resultaterne viser også, at dyre og tidskrævende ekskursioner til eksotiske steder som Chiles Atacama-ørken, Antarktis eller Rio Tinto-flodbassinet i Spanien er ikke altid nødvendige for at finde Mars-analoger. Vandløbet, der blev studeret af Imperial College-holdet, er kun en meter på tværs.

"Der er neutrale pH-forhold på kanten af ​​vandløbet og meget sure forhold i midten, og som geokemikere giver dette os vidunderlige muligheder for at spore begyndelsen og forsvinden af ​​disse tilstande, " siger Sephton. "Hvis du forstår den detaljerede kemi, så kan disse mikroanaloge websteder give dig mere end de store kilometerstore analoge websteder."

I de kommende år, Curiosity får selskab af NASAs Mars 2020 rover og den fælles europæisk-russiske ExoMars rover, som begge vil være udstyret med laboratorier om bord, der kunne påvise fedtsyrer eller andre organiske forbindelser, der kunne bevise, at Mars engang var beboet.

"Mars er fuld af overraskelser, " siger Eigenbrode. "Man ved aldrig, hvad vi kommer ud for næste gang."

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