Tirsdag den 16. december 2014 meddelte NASA-forskere, der deltog i det amerikanske Geophysical Union Fall Meeting i San Francisco, påvisning af organiske forbindelser på Mars. Meddelelsen repræsenterer opdagelsen af den manglende “ingrediens”, der er nødvendig for eksistensen - tidligere eller nuværende - af liv på Mars.
Faktisk krævede den ekstraordinære påstand ekstraordinære beviser - den berømte påstand af Dr. Carl Sagan. Forskerne, medlemmer af Mars Science Lab - Curiosity Rover-mission, arbejdede over en periode på 20 måneder for at prøve og analysere Martian-atmosfæriske prøver og overfladeprøver for at nå frem til deres konklusioner. Meddelelsen stammer fra to separate detektioner af organiske stoffer: 1) ti-folds pigge i atmosfæriske metaniveauer, og 2) boreprøver fra en klippe kaldet Cumberland, som omfattede komplekse organiske forbindelser.
Metan, af de enkleste organiske forbindelser, blev påvist ved hjælp af prøveanalyse ved Mars-instrumentet (SAM). Dette er et af to kompakte laboratorieinstrumenter indlejret i den kompakte bilstørrelse, Curiosity. Meget kort efter landing på Mars begyndte forskerne at bruge SAM til periodisk at måle det kemiske indhold i den Martiske atmosfære. Over mange prøver var metaniveauet meget lavt, ~ 0,9 dele pr. Milliard. Det ændrede sig imidlertid pludselig, og som forskere sagde på pressekonferencen, var det et "wow" -øjeblik, der gjorde dem overrasket. Der blev påvist korte daglige pigge i metan-niveauer i gennemsnit på 7 dele pr. Milliard.
Påvisning af metan ved Mars er blevet påstået i årtier, men for nylig i 2003 og 2004 opdagede uafhængige forskerteam, der bruger følsomme spektrometre på Jorden, metan i Mars 'atmosfære. En gruppe ledet af Vladimir Krasnopolsky fra det katolske universitet, og en anden ledet af Dr. Michael Mumma fra NASA Goddard Space Flight Center, opdagede brede regionale og tidsmæssige niveauer af metan på op til 30 dele pr. Milliard. Disse meddelelser mødtes med betydelig skepsis fra det videnskabelige samfund. Og de første atmosfæriske målinger fra Curiosity var negative. Ingen af grupperne støttede imidlertid deres krav.
Den pludselige detektering af ti-fold-pigge i metaniveauet i Gale-krateret er ikke i strid med de tidligere fjernmålinger fra Jorden. De høje sæsonbetonede koncentrationer var i regioner, der ikke inkluderer Gale-krateret, og det er stadig muligt, at nysgerrighedsmålingerne er af samme art, men på grund af en mindre aktiv proces end der findes i de regioner, der er identificeret af Dr. Mummas team.
NASA-forskerne ved AGU ledet af MSL-projektforsker Dr. John Grotzinger understregede, at de endnu ikke ved, hvordan metanen genereres. Processen kan være biologisk eller ej. Der er abiotiske kemiske processer, der kan producere metan. Imidlertid var MSL SAM-detektioner daglige pigge og repræsenterer en aktiv reel igangværende proces på den røde planet. Dette alene er et meget spændende aspekt af detekteringen.
Holdet præsenterede dias for at beskrive, hvordan metan kunne genereres. Med de kendte lave baggrundsniveauer af metan ved ~ 1 del pr. Milliard kunne en udvendig kosmisk kilde, for eksempel mikro-meteoroider, der kommer ind i atmosfæren og frigiver organiske stoffer, som derefter reduceres med sollys til metan, kunne udelukkes. Metankilden skal være af lokal oprindelse.
Forskerne illustrerede to produktionsmidler. I begge tilfælde er der nogen daglig - eller i det mindste periodisk - aktivitet, der frigiver metan fra Mars undergrunden. Kilden kan være biologisk, som akkumuleres i underjordiske klipper og derefter pludselig frigives. Eller en abiotisk kemi, såsom en reaktion mellem mineralolivin og vand, kan være generatoren.
Den underjordiske oplagringsmekanisme af metan, der foreslås og illustreres, kaldes clathrate-opbevaring. Clathrate-opbevaring involverer gitterforbindelser, der kan fange molekyler såsom methan, som derefter kan frigøres ved fysiske ændringer i clathrate, såsom solvarme eller mekaniske spændinger. Gennem presseforespørgsler sagde NASA-forskerne, at sådanne klatrater kunne bevares i millioner og milliarder af år under jorden.
Den anden opdagelse af organiske stoffer involverede mere komplekse forbindelser i overfladematerialer. Siden ankomsten til Mars har Curiosity også brugt et boreværktøj til at undersøge det indre af klipper. Grotzinger understregede, hvordan materiale straks på Mars's overflade har oplevet virkningen af stråling og den allestedsnærværende jordforbindelse perchlorat reducerer og ødelægger organiske stoffer både nu og over millioner af år. Påvisning af ingen organiske stoffer i løst og eksponeret overflademateriale havde ikke mindsket NASA-forskernes håb om at opdage organiske stoffer i Mars klipperne.
Boringen blev udført på flere udvalgte klipper, og det var endelig en mudderklippe kaldet Cumberland, der afslørede tilstedeværelsen af organiske forbindelser mere komplekse end simpelt metan. Forskerne understregede, at nøjagtigt, hvad disse organiske forbindelser er, stadig er et mysterium på grund af den forvirrende tilstedeværelse af det aktive kemiske perchlorat, der hurtigt kan nedbryde organiske organer til enklere former.
Påvisning af organiske stoffer i mudderklippen Cumberland krævede boreværktøjet og også scoop på den mangefacetterede robotarm for at levere prøven til SAM-laboratoriet til analyse. For at detektere metan har SAM en indgangsventil til at modtage atmosfæriske prøver.
Dr. Grotzinger beskrev, hvordan Cumberland blev valgt som en prøvekilde. Stenen kaldes en muddersten, der har gennemgået en proces kaldet digenese - metamorfosen af sediment til sten. Grotzinger understregede, at væsker vil bevæge sig gennem sådan sten under digenese, og perchlorat kan ødelægge organiske stoffer i processen. Sådan kan være tilfældet for mange metamorfe klipper på Marsoverfladen. Panelet med forskere viste en sammenligning mellem stenprøver målt ved SAM. To især - fra rocken “John Klein” og Cumberland-rocken - blev sammenlignet. Førstnævnte viste ingen organiske stoffer såvel som andre klipper, der blev udtaget i prøve; men Cumberlands borprøve fra dets indre afslørede organiske stoffer.
Analysen af arbejdet var omhyggelig - kom tilbage til Sagan-erklæringen. Betydningen af at opdage organiske stoffer på Mars kunne ikke undervurderes af forskerpanelet, og Grotzinger kaldte disse to opdagelser som den varige arv fra Mars Curiosity Rover. Desuden erklærede han, at opdagelses- og analysemetoderne vil gå langt for at vejlede valget af instrumenter og deres anvendelse under Mars 2020-rovermissionen.
Opdagelsen af organiske stoffer afslutter det nødvendige sæt ”ingredienser” til fortid eller nutidig liv på Mars: 1) en energikilde, 2) vand og 3) organiske stoffer. Dette er de grundlæggende krav til livets eksistens, som vi kender det. Søgningen efter liv på Mars er stadig lige begyndt, og de nye opdagelser af organiske stoffer er stadig ikke et klart tegn på, at livet eksisterede eller findes i dag. Ikke desto mindre understregede Dr. Jim Green, der introducerede forskerpanelet, og Dr. Grotzinger begge omfanget af disse opdagelser, og hvordan de er bundet til målene for NASA Mars-programmet - især nu med vægt på at sende mennesker til Mars. For Mars Curiosity-rover fortsætter rejsen op ad skråningerne af Mount Sharp og nu med større alvor og en fortsat søgning efter klipper, der ligner Cumberland.
Referencer:
