Vuosikymmeniä hakuja on viimeinkin kruunattu menestyksellä: tutkijat ovat lähellä selvittämistä siitä, missä hiili ilmaantui punaisen planeetan maaperään ja ilmakehään.
Kuusi vuotta työn aloittamisen jälkeen Marsin pinnalla sijaitsevalla Gale-kraatterilla Curiosity-rover teki ehkä tärkeimmän löytön etsiessä elämän merkkejä: Punaisen planeetan kallioinen pinta on täynnä orgaanisia molekyylejä, ja ajoittain kaasu jopa imee harvinaiseen ilmakehään. metaani on yksinkertaisin orgaanisista molekyyleistä. Vertailun vuoksi: hiilipitoiset aineet ovat maan päällä elämän perusta.
Molemmat löytöt tehtiin Curiosityn keräämien näytteiden analyysin aikana. SAM: ssa roverin miniatyyrikemian laboratorio, jota kutsutaan myös "uuniksi", pienet ilman, kivin ja maaperän fragmentit "paahdellaan" tutkittavaksi molekyylitasolla. Siten antiikin mudstone-näytteistä löytyi laaja valikoima orgaanisia molekyylejä. Toisessa tutkimuksessa, joka kesti vähintään viisi vuotta, todettiin metaanin säännölliset vaihtelut Marsin ilmakehässä. Päästöjen huippu oli Marsin kesänä. Tulokset julkaistiin Science-lehdessä.
Riippumatta siitä, kuinka ne herättävät mielikuvitusta, päätelmät Marsin menneisyydestä, nykyisestä ja tulevasta elämästä eivät ole vielä lopullisia - metaania löytyy kaikkialta kaasujättilaisten ilmakehästä. Ja tämä ei missään nimessä puhu elämän läsnäolosta: metaani muodostuu juoksevan veden ja lämmitettyjen kivien banaalisesta vuorovaikutuksesta. Lisäksi muiden yksinkertaisten orgaanisten molekyylien tiedetään löytävän joistakin meteoriiteista ja tähtienvälisistä kaasupilvistä.”On erittäin vaikeaa tieteellisesti todistaa elämän olemassaolo Marsissa. Tämä edellyttää kirjaimellisesti valokuvan näyttämistä fossiilista”, sanoo Chris Webster, Jet Propulsion Laboratory -kemiallinen ja metaanitutkimuksen pääkirjailija.
Mihin Marsin hiili meni?
Orgaanisten molekyylien esiintyminen Marsissa ei ole yllättävää. Kuten kaikki muut aurinkokunnan planeettamme, Mars vastaanottaa säännöllisesti osuutensa hiilirikkaisista mikrometeoriiteista ja kosmisesta pölystä. NASA: n Viking-avaruusalus, joka laskeutui punaiselle planeetalle vuonna 1976, teki kuitenkin sensaatiomaisen löytön: osoittautui, että Marsin maaperässä on vielä vähemmän hiiltä kuin elottomissa kuukausikiveissä. "Tämä tuli suurena yllätyksenä", selittää Curiosity-argilliititutkimuksen kirjoittaja ja Ranskan ilmakehän ja avaruustutkimuksen laboratorion tutkija astrobiologi Caroline Freissinet. "Valitettavasti tämä johti koko Mars-ohjelman romahtamiseen."
Siitä lähtien tutkijat ovat etsineet innokkaasti hiiltä Marsista - tai ainakin kamppailleet selittääkseen miksi sitä ei löydy. Tärkein aavistus tuli vuonna 2008, kun NASA: n Phoenix-laskuri löysi perkloraattisuoloja, erittäin reaktiivisia klooria sisältäviä molekyylejä, maan näytteistä, jotka otettiin lähellä Marsin pohjoisnapaa. Yhdistettynä kirkkaaseen ultraviolettivaloon ja kosmisiin avaruuteen, perkloraatit tuhoavat kaikki pinnalla olevat orgaaniset aineet, jättämättä todisteita edes Marsin kiertäjien herkille antureille. Ehkä jotkut tutkijat ovat ehdottaneet, että Marsin orgaaninen jäännös - ja siksi kaikki merkit menneestä tai nykyisestä elämästä - varjostaa sen syvyydessä.
Mainosvideo:
Vuonna 2015 Curiosity kuitenkin osoitti orgaanisten molekyylien olemassaolon Marsilla, kun se lämmitti maalaisnäytteitä 800 asteeseen celsiusasteeseen uunissa ja löysi jälkiä kloorilla saastuneista hiiliyhdisteistä. Marian operaation alussa tutkijat kuitenkin löysivät hiilen sisältävien kemiallisten reagenssien vuodon itse "uunin" useista komponenteista, mikä voi johtaa näytteiden saastumiseen. Saastumisen torjumiseksi Curiosity-tiimi keskittyi etsimään muita klooria sisältävien orgaanisten yhdisteiden näytteitä alentamalla samalla “uunin” lämpötilaa - seuraavien ajojen aikana se vain lämmitettiin 400 asteeseen.
Ennen uuden tehtävän aloittamista joukkue varmisti, ettei tällä kertaa mitään jätetty huomiotta. Tutkittuaan taustan pilaantumisen tason, Fressinet ja hänen kollegansa "leivoivat" kolmen miljardin vuoden juurensa lieviä kivinäytteitä lämpötilassa 500 celsiusastetta - perkloraatit palavat sen kanssa täysin. Tiofeenejä, suhteellisen pieniä ja yksinkertaisia rengasmaisia molekyylejä, jotka sisälsivät sekä hiiltä että rikkiä, löydettiin tuhkasta. Jälkimmäinen näyttää tulevan rikkirikkaasta mineraalista, nimeltään jarosiitti. Aikaisemmin Curiosity löysi 3,5 miljardin vuoden ikäiset esiintymänsä Gale-kraatterissa - ilmeisesti ne muodostuivat aikaan, jolloin vielä kylmä kraatteri oli täynnä vettä ja oli sopiva elämää varten. Tutkijat epäilevät, että tiofeenin sisältämä hiili tulee vielä tunnistamattomista, mutta suuremmista molekyyleistä,säilynyt jarosiitin sisällä miljardeja vuosia.
Löytöksen kiistanalaisuudesta huolimatta George Cody, Carnegie Science Institute -instituutin geokemisti, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, uskoo tämän olevan valtava edistysaskel. Hänen mukaansa näiden suurempien molekyylien läsnäolo viittaa hyvin säilyneiden hiilivarastojen läsnäoloon, joka on piilotettu Marsin pinnan alle. Hän uskoo, että tällaiset näkymät tarjoavat tieteellisen perustan tuleville operaatioille näytteiden keräämiseksi ja palauttamiseksi maan päälle. "Jos tämä voidaan tehdä Marsilla, kuvittele, mitä voidaan saavuttaa maanpäällisissä laboratorioissa", hän sanoo.
Metaanin vuodenajat ja vaihtelut
Samaan aikaan Curiosity-rover on tehnyt sen, mitä Webster sanoo olevan historian tärkein metaanimittaus. Tämä hiilipitoinen kaasu on kriittinen, koska suurimman osan maapallon metaanista tuottavat metanogeeniset mikrobit, jotka selviävät jopa happiympäristöissä. Lisäksi metaani tuhoutuu nopeasti ultravioletti säteilyllä, joten kaikki löytöt Marsilla ovat todennäköisesti "tuoreita" - kaasu vapautui vasta äskettäin. "Uunin" avulla Webster ja hänen kollegansa löysivät Gale-kraatterin yläpuolella ilmakehän vakaan metaanitason. Viimeisen viiden vuoden aikana se on ollut noin 0,4 osaa miljardia kohti. Ja vaikka tämä määrä on tuskin havaittavissa, astrobiologit ovat jo kiinnostuneita siitä. On huomionarvoista, että metaanitaso vaihtelee Marsin vuodenaikojen mukana: aurinkoisella kesällä sen pitoisuus on kolme kertaa suurempi,kuin kylmä ja pimeä talvi.
Websterille tämä jaksollisuus on kenties kiinnostavin hänen löytöistään. Aikaisemmin Marsista löytyi vain todisteita vahingossa tapahtuneista, mutta ei kausittaisista päästöistä.”Kuvittele, että autosi on roskaa. Ennen kuin ongelma toistuu, et koskaan tiedä mikä on vialla”, Webster selittää. Hän ja hänen kollegansa arvailevat, että metaania voi tulla syvistä pohjavesikerroksista: kesällä ne sulavat, vettä vapautuu ja muodostuu raikasta kaasua. Toisen version mukaan nämä aineet ovat muinaisia ja ne muodostuivat miljardeja vuosia sitten erilaisten geologisten ja biologisten prosessien aikana. Sitten ne jäätyivät matriisissa jäätä ja kiviä ja erottuvat vasta sulatuksen aikana auringonvalosta. Ja lopuksi on mahdollista, että marsilaiset metanogeenit tuijottavat planeetan suolistossa tähän päivään asti,herättää määräajoin ja tuottaa ominaista kaasua, jonka avulla ne voidaan tunnistaa.
Muut tutkijat, jotka eivät osallistuneet tutkimukseen, arvioivat tulosten merkityksen Marsissa tapahtuvan elämän etsinnälle moniselitteisesti. Goddardin avaruuslentokeskuksen astrobiologi Michael Mumma sanoo, että mittaukset ovat kriittisiä, koska ne tarjoavat suoran todistuksen hänen omista havainnoistaan. Aiemmin hän kirjoitti Marsin metaanipäästöistä, jotka hän löysi maanpäällisen kaukoputken avulla - vaikka piireissä olevat tutkijat hyväksyivät hänen löytönsä epäuskoisesti.
Planetologi Marc Fries, joka valvoo kosmisen pölyn keräämistä Lyndon Johnson Space Centerissä, suhtautui skeptisesti Curiosityn viimeaikaisiin löytöihin. Hän sanoi, että Marsin ilmakehään tulevat hiilirikkaat meteoriitit ja kosminen pöly voivat olla ilmoitettujen määrien lähde. Hän korostaa myös, että kausivaihtelut eivät ole täysin yhdenmukaisia Marsin vuodenaikojen kanssa. "Käytettävissä olevaan näyttöön perustuva tiukka, näyttöön perustuva lähestymistapa olettaa, että Mars on aina ollut ja on edelleen eloton", Freese sanoo. "Jopa päinvastaisen hypoteesin esittäminen vaatii vahvaa näyttöä." Pian tämä hypoteesi voidaan testata EU: n ja Venäjän yhteisen operaation "Exomars Trace Gas Orbiter" avulla. Tämä avaruusalus on kiertänyt Marsia vuodesta 2016 ja näyttää metaanin ja muiden kaasujen pitoisuudet ylhäältä.
Webster puolestaan sanoo, että mitään mahdollisista selityksistä ei kannata, ennen kuin lopulliset päätelmät on tehty. Asteittain eteenpäin on NASA: n lähestymistapa Marsin etsintään, Fressinet toteaa: "Askel askeleelta, tehtävä toisinaan".
Adam Mann