Hvad har kul, råolie og trøfler til fælles? Fortsæt. Vi venter.
Svaret er thiophener, et molekyle, der opfører sig meget som benzen. Råolie, kul og trøfler indeholder alle thiophener. Så gør et par andre stoffer. MSL Curiosity fandt thiophenes på Mars, og selvom det ikke endeligt beviser, at Mars engang var vært for livet, er dens opdagelse en vigtig milepæl for rover. Især da trøfler lever, og olie og kul plejede at være, slags.
Et citat fra NASAs websted om nysgerrighed minder os om, hvad roverens mission er: ”nysgerrighed var designet til at vurdere, om Mars nogensinde havde et miljø, der var i stand til at understøtte små livsformer kaldet mikrober. Med andre ord, dens mission er at bestemme planetens 'beboelsesevne.' "
Et par videnskabsmænd fra Berlins tekniske universitet mener, at tiofenerne nysgerrighed fundet på Mars kunne være en underskrift fra det tidlige Marsliv. Hvis de har ret, var Mars på et tidspunkt beboet af enkle livsformer. De har præsenteret deres fund i en ny artikel.
Parret er Dirk Schulze-Makuch og Jacob Heinz. Schulze-Makuch er også astrobiolog ved Washington State University. Deres papir er titlen "Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?" Det er offentliggjort i tidsskriftet Astrobiology.
MSL Curiosity fandt thiophenerne i Mars-sedimenter. Det er en af en række interessante molekyler fundet på Mars, der muligvis har en biotisk oprindelse. Thiophener kan også have en abiotisk oprindelse gennem diagenese, som er fysiske og kemiske ændringer, der finder sted, når sedimenter bliver sedimentær sten.
For at finde thiophenerne i Mars-sedimenterne måtte nysgerrigheden først opvarme prøven over 500 Celsius. Derefter undersøgte Curiosity det med SAM (Sample Analysis at Mars) instrumentet. SAM analyserede gasserne, der kom ud af prøven ved anvendelse af gaskromatografimassespektrometri. SAM er faktisk tre instrumenter i et, og sammen søger de efter organiske kemikalier.
”Vi identificerede flere biologiske veje for thiophener, der synes mere sandsynlige end kemiske, men vi har stadig brug for bevis,” sagde Dirk Schulze-Makuch i en pressemeddelelse. "Hvis du finder thiophener på Jorden, ville du tro, de er biologiske, men på Mars er naturligvis baren for at bevise, at det skal være en smule højere."
Thiophenes har en struktur, der antyder en mulig biotisk oprindelse. De har fire carbonatomer og et enkelt svovlatom arrangeret i en ring med hydrogenatomer. Kulbrinter er essentielle elementer i organisk kemi, og carbonhydridmolekyler, der indeholder svovlatomer, er en vigtig del af studiet af organisk kemi.
Der er ikke-biologiske kilder til thiophener. De kan oprettes ved meteorpåvirkninger og ved en proces kaldet termokemisk sulfatreduktion, hvor forbindelser opvarmes over 120 Celsius (248 F).
Men det er de biologiske kilder til thiophener, der er de mest interessante. I den fjerne fortid, måske for ca. 3 milliarder år siden, var Mars et meget andet sted. Det havde sandsynligvis et varmt og vådt miljø, der kunne have haft liv. Disse gamle bakterier kunne have gjort det lettere for en sulfatreduktionsproces biologisk, hvilket resulterede i de thiophener, som nysgerrigheden opdagede.
Teknologi bevæger sig hurtigt. Nysgerrigheden var meget mere avanceret end dens forgængere Spirit and Opportunity. Den bruger teknologi, der nedbryder store molekyler til mindre molekyler til analyse. Men når den næste Mars-rover, ESAs ExoMars-mission, ankommer på den røde planet, bringer den endnu mere avanceret teknologi.
ExoMars 'MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) er det førende astrobiologiinstrument på ExoMars-roveren og også det største instrument. Det er lidt mere raffineret end Curiositys instrument, og det er ikke afhængigt af fragmentering for at studere molekyler. MOMA tillader opsamling og undersøgelse af større molekyler.
MOMA vil bruge begrebet homokiralitet til at identificere molekyler som enten biotiske eller abiotiske, noget MSL Curiosity ikke kan gøre. Homokiralitet er en egenskab af aminosyrer og sukkerarter. Mange af de organiske molekyler, der er nødvendige for livet, inklusive aminosyrer og sukkerarter, kan komme i både venstrehåndede og højrehåndede typer, kaldet deres chiralitet.
I jordens liv er 19 ud af de 20 aminosyrer homokirale og venstrehåndede, mens sukkerarter, der er en del af RNA og DNA, er homokirale og højrehåndede. Homokiralitet er afgørende for en effektiv stofskifte. Men de samme kemikalier, der produceres i et laboratorium, vil have lige store mængder af venstrehåndede og højrehåndede typer. Den grundlæggende idé er, at hvis vi finder homokirale byggesten i livet, har de sandsynligvis en biologisk kilde.
Isotopforhold kan også skelne mellem de samme atomer med enten biotisk eller abiotisk oprindelse. Schulze-Makuch og Heinze, forfatterne af dette papir, mener, at nogle af dataene fra ExoMars-rover skal bruges til også at lede efter isotoper af kulstof og svovl. Især de lettere isotoper fra begge. De tror, det er her, vi mest sandsynligt finder en biologisk oprindelse.
"Organismer er 'dovne.' De vil hellere bruge de lette isotopvariationer af elementet, fordi det koster dem mindre energi," sagde Schulze-Makuch.
Livsformer har en tendens til at ændre balancen mellem lette isotoper og tunge isotoper af de elementer, de producerer. Dette forhold er forskelligt fra forholdet i de samme elementer i deres byggesten. Det er et "fortællende tegn på liv" ifølge Schulze Makuch.
Diskussionen om livet på Mars har pågået i årtier. Da vikingelanderne var på Mars i 1976, udførte de de allerførste in-situ målinger på udkig efter organiske forbindelser. Hvad de fandt, er stadig noget kontroversielt i dag, fordi ingen laboratorieeksperimenter har været i stand til helt at genskabe disse resultater. Imidlertid er det i det videnskabelige samfund almindeligt troet, at vikingens fund kan forklares med abiotiske kilder.
ExoMars-rover er vores næste skridt i forståelsen af det gamle Mars 'beboelsesevne. Dets eksperimentelle resultater kan bringe os et skridt tættere på at vide definitivt, om Mars engang var vært for livet. Men det får os måske ikke helt til den konklusion, desværre.
”Som Carl Sagan sagde” ekstraordinære påstande kræver ekstraordinære beviser ”, sagde Schulze-Makuch. ”Jeg tror, at beviset virkelig kræver, at vi rent faktisk sender folk dertil, og en astronaut kigger gennem et mikroskop og ser en bevægelig mikrobe.”
Mere:
- Pressemeddelelse: Undersøgelsen finder organiske molekyler opdaget af Curiosity Rover i overensstemmelse med det tidlige liv på Mars
- Udgivet undersøgelse: Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?
- Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) instrument: Karakterisering af organisk materiale i Marssedimenter
