Curiosity-rover tager opgørelse over nøgleingrediensen i livet på Mars

Forskere, der bruger data fra NASAs Curiosity-rover, har for første gang målt det samlede organiske kulstof - en nøglekomponent i livets molekyler - i Mars-sten.

"Totalt organisk kulstof er en af ​​flere målinger [eller indeks], der hjælper os med at forstå, hvor meget materiale der er tilgængeligt som råmateriale til præbiotisk kemi og potentielt biologi," sagde Jennifer Stern fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Vi fandt mindst 200 til 273 ppm organisk kulstof. Dette er sammenligneligt med eller endda mere end den mængde, der findes i klipper på steder med meget lavt liv på Jorden, såsom dele af Atacama-ørkenen i Sydamerika og mere. end der er blevet opdaget i Mars-meteoritter."

Organisk kulstof er kulstof bundet til et brintatom. Det er grundlaget for organiske molekyler, som skabes og bruges af alle kendte livsformer. Organisk kulstof på Mars beviser dog ikke, at der findes liv der, fordi det også kan komme fra ikke-levende kilder, såsom meteoritter og vulkaner, eller dannes på stedet ved overfladereaktioner. Organisk kulstof er blevet fundet på Mars før, men tidligere målinger gav kun information om bestemte forbindelser eller repræsenterede målinger, der fangede kun en del af kulstoffet i klipperne. Den nye måling giver den samlede mængde organisk kulstof i disse bjergarter.

Selvom overfladen af ​​Mars er ugæstfri for liv nu, er der beviser for, at klimaet for milliarder af år siden var mere jordagtigt med en tykkere atmosfære og flydende vand, der strømmede ud i floder og have. Da flydende vand er nødvendigt for liv, som vi forstår det, mener forskere, at marsliv, hvis det nogensinde har udviklet sig, kunne være blevet understøttet af nøgleingredienser såsom organisk kulstof, hvis det var til stede i tilstrækkelig mængde.

Curiosity fremmer astrobiologiens område ved at undersøge Mars' beboelighed, studere dens klima og geologi. Roveren borede prøver fra 3,5 milliarder år gamle muddersten i Yellowknife Bay-formationen af ​​Gale-krateret, stedet for en gammel sø på Mars. Muddersten ved Gale-krateret blev dannet som meget fint sediment (fra fysisk og kemisk forvitring af vulkanske klipper) i vand, der slog sig ned på bunden af ​​en sø og blev begravet. Organisk kulstof var en del af dette materiale og blev inkorporeret i mudderstenen. Udover flydende vand og organisk kulstof havde Gale-krateret andre betingelser, der var befordrende for livet, såsom kemiske energikilder, lav surhedsgrad og andre elementer, der er essentielle for biologien, såsom oxygen, nitrogen og svovl. "Dybest set ville denne placering have tilbudt et beboeligt miljø for livet, hvis det nogensinde var til stede," sagde Stern, hovedforfatter til et papir om denne forskning offentliggjort 27. juni i Proceedings of the National Academy of Sciences .

For at foretage målingen afleverede Curiosity prøven til dets Sample Analysis at Mars (SAM) instrument, hvor en ovn opvarmede den pulveriserede sten til gradvist højere temperaturer. Dette eksperiment brugte ilt og varme til at omdanne det organiske kulstof til kuldioxid (CO₂ ), hvis mængde måles for at få mængden af ​​organisk kulstof i klipperne. Tilsætning af ilt og varme gør det muligt for kulstofmolekylerne at bryde fra hinanden og reagere kulstof med oxygen for at danne CO₂ . Noget kulstof er fastlåst i mineraler, så ovnen opvarmer prøven til meget høje temperaturer for at nedbryde disse mineraler og frigive kulstoffet for at omdanne det til CO₂ . Eksperimentet blev udført i 2014, men krævede mange års analyse for at forstå dataene og sætte resultaterne i sammenhæng med missionens andre opdagelser ved Gale Crater. Det ressourcekrævende eksperiment blev kun udført én gang i løbet af Curiositys 10 år på Mars.

Denne proces gjorde det også muligt for SAM at måle kulstofisotopforholdene, som hjælper med at forstå kulstofkilden. Isotoper er versioner af et grundstof med lidt forskellige vægte (masser) på grund af tilstedeværelsen af ​​en eller flere ekstra neutroner i midten (kernen) af deres atomer. For eksempel har Carbon-12 seks neutroner, mens den tungere Carbon-13 har syv neutroner. Da tungere isotoper har tendens til at reagere en smule langsommere end lettere isotoper, er kulstoffet fra livet rigere på kulstof-12. "I dette tilfælde kan den isotopiske sammensætning virkelig kun fortælle os, hvilken del af det samlede kulstof der er organisk kulstof, og hvilken del der er mineralkul," sagde Stern. "Mens biologi ikke helt kan udelukkes, kan isotoper heller ikke rigtig bruges til at understøtte en biologisk oprindelse for dette kulstof, fordi rækkevidden overlapper med magmatisk (vulkanisk) kulstof og meteoritisk organisk materiale, som højst sandsynligt er kilden til dette kulstof. organisk kulstof." + Udforsk yderligere

Naturligt forekommende 'batterier' drevet organisk kulstofsyntese på Mars