We wtorek 16 grudnia 2014 r. Naukowcy z NASA biorący udział w jesiennym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej w San Francisco ogłosili wykrycie związków organicznych na Marsie. Ogłoszenie reprezentuje odkrycie brakującego „składnika”, który jest niezbędny do istnienia - przeszłości lub teraźniejszości - życia na Marsie.
Rzeczywiście, nadzwyczajne roszczenie wymagało nadzwyczajnych dowodów - słynnego twierdzenia dr Carla Sagana. Naukowcy, członkowie Mars Science Lab - Curiosity Rover - misja, pracowali przez okres 20 miesięcy, próbkując i analizując marsjańskie próbki atmosfery i powierzchni, aby dojść do swoich wniosków. Ogłoszenie wynika z dwóch osobnych detekcji związków organicznych: 1) dziesięciokrotnego wzrostu poziomu metanu w atmosferze oraz 2) próbek wiertniczych ze skały o nazwie Cumberland, która zawierała złożone związki organiczne.
Metan, najprostszych związków organicznych, wykryto za pomocą narzędzia Sample Analysis at Mars instrument (SAM). Jest to jeden z dwóch kompaktowych instrumentów laboratoryjnych wbudowanych w kompaktowy łazik wielkości samochodu, Curiosity. Wkrótce po wylądowaniu na Marsie naukowcy zaczęli używać SAM do okresowego pomiaru zawartości chemicznej w marsjańskiej atmosferze. W wielu próbkach poziom metanu był bardzo niski, ~ 0,9 części na miliard. Jednak to nagle się zmieniło i, jak stwierdzili naukowcy na konferencji prasowej, był to moment „wow”, który zaskoczył ich. Wykryto krótkie dzienne skoki poziomu metanu wynoszące średnio 7 części na miliard.
Wykrywanie metanu na Marsie jest zgłaszane od dziesięcioleci, ale ostatnio, w 2003 i 2004 r., Niezależne zespoły badawcze wykorzystujące wrażliwe spektrometry na Ziemi wykryły metan w atmosferze Marsa. Jedna grupa kierowana przez Władimira Krasnopolskiego z katolickiego uniwersytetu, a druga kierowana przez dr Michaela Mummę z NASA Goddard Space Flight Center, wykryła szerokie regionalne i czasowe poziomy metanu sięgające nawet 30 części na miliard. Ogłoszenia te spotkały się ze znacznym sceptycyzmem społeczności naukowej. A pierwsze pomiary atmosferyczne przeprowadzone przez Curiosity były ujemne. Żadna z grup nie zrezygnowała jednak ze swoich roszczeń.
Nagłe wykrycie dziesięciokrotnych skoków poziomu metanu w kraterze Gale nie jest niezgodne z wcześniejszymi zdalnymi pomiarami z Ziemi. Wysokie sezonowe stężenia występowały w regionach, które nie obejmują krateru wichury, i możliwe jest, że pomiary ciekawości mają podobny charakter, ale z powodu mniej aktywnego procesu niż w regionach zidentyfikowanych przez zespół dr Mummy.
Naukowcy z NASA z AGU kierowani przez naukowca projektu MSL, dr Johna Grotzingera, podkreślili, że nie wiedzą jeszcze, w jaki sposób powstaje metan. Proces może być biologiczny lub nie. Istnieją abiotyczne procesy chemiczne, które mogą wytwarzać metan. Jednak wykrycia MSL SAM były codziennymi skokami i reprezentują aktywny, trwający proces na czerwonej planecie. Samo to jest bardzo ekscytującym aspektem wykrywania.
Zespół przedstawił slajdy opisujące, w jaki sposób można wytwarzać metan. Przy znanych niskich poziomach tła metanu wynoszących ~ 1 część na miliard, można wykluczyć zewnętrzne źródło kosmiczne, na przykład mikro-meteoroidy wchodzące do atmosfery i uwalniające substancje organiczne, które są następnie redukowane przez światło słoneczne do metanu. Źródło metanu musi być pochodzenia lokalnego.
Naukowcy zilustrowali dwa sposoby produkcji. W obu przypadkach istnieje codzienna - lub przynajmniej okresowa - aktywność, która uwalnia metan z podpowierzchni Marsa. Źródło może być biologiczne, które gromadzi się w skałach podpowierzchniowych, a następnie nagle uwalnia. Alternatywą może być abiotyczna chemia, taka jak reakcja między oliwinem mineralnym a wodą.
Proponowany i zilustrowany mechanizm przechowywania pod powierzchnią metanu nazywa się magazynowaniem klatratu. Magazynowanie klatratu obejmuje związki sieci, które mogą uwięzić cząsteczki, takie jak metan, które mogą następnie zostać uwolnione przez fizyczne zmiany w klatracie, takie jak ogrzewanie słoneczne lub naprężenia mechaniczne. Poprzez pytania i odpowiedzi prasy naukowcy z NASA stwierdzili, że takie klatraty mogą być zachowane przez miliony i miliardy lat pod ziemią.
Drugie odkrycie substancji organicznych obejmowało bardziej złożone związki w materiałach powierzchniowych. Odkąd przybył na Marsa, Curiosity wykorzystał narzędzie wiertnicze do zbadania wnętrza skał. Grotzinger podkreślił, w jaki sposób materiał znajdujący się bezpośrednio na powierzchni Marsa doświadczył działania promieniowania i wszechobecnego nadchloranu związku glebowego, redukując i niszcząc substancje organiczne zarówno teraz, jak i przez miliony lat. Wykrywanie braku substancji organicznych w luźnych i odsłoniętych powierzchniach nie zmniejszyło nadziei naukowców NASA na wykrycie substancji organicznych w skałach Marsa.
Wiercenie przeprowadzono na kilku wybranych skałach, a ostatecznie była to skała błotna o nazwie Cumberland, która ujawniła obecność związków organicznych bardziej złożonych niż prosty metan. Naukowcy podkreślili, że to, czym dokładnie są te związki organiczne, pozostaje tajemnicą ze względu na mylącą obecność aktywnego nadchloranu chemicznego, który może szybko rozkładać substancje organiczne do prostszych form.
Wykrywanie substancji organicznych w skale błotnej Cumberland wymagało narzędzia wiertniczego, a także miarki na wieloaspektowym ramieniu robota, aby dostarczyć próbkę do laboratorium SAM do analizy. Aby wykryć metan, SAM ma zawór wlotowy do przyjmowania próbek atmosferycznych.
Dr Grotzinger opisał, w jaki sposób Cumberland wybrano jako źródło próbki. Skała nazywana jest kamieniem błotnym, który przeszedł proces zwany digenezą - metamorfozą osadu do skały. Grotzinger podkreślił, że płyny będą przepływać przez takie skały podczas digenezji, a nadchloran może niszczyć substancje organiczne w tym procesie. Tak może być w przypadku wielu skał metamorficznych na powierzchni Marsa. Panel naukowców pokazał porównanie próbek skał zmierzonych za pomocą SAM. Dwa w szczególności - ze skały „John Klein” i ze skały Cumberland - zostały porównane. Pierwszy nie wykazał żadnych substancji organicznych, a także innych skał, z których pobrano próbki; ale próbka wiertła Cumberlanda z jej wnętrza ujawniła substancje organiczne.
Analiza pracy była żmudna - nawiązując do wypowiedzi Sagana. Ważność odkrywania substancji organicznych na Marsie nie mogła być lekceważona przez zespół naukowców, a Grotzinger nazwał te dwa odkrycia trwałym dziedzictwem łazika Curiosity Mars. Ponadto stwierdził, że metody odkrywania i analizy posuną się daleko w kierunku wyboru instrumentów i ich wykorzystania podczas misji łazika Mars 2020.
Odkrycie substancji organicznych uzupełnia niezbędny zestaw „składników” przeszłego lub obecnego życia na Marsie: 1) źródło energii, 2) woda i 3) substancje organiczne. Są to podstawowe wymagania dotyczące istnienia życia, jakie znamy. Poszukiwania życia na Marsie wciąż się dopiero rozpoczynają, a nowe odkrycia związków organicznych wciąż nie są wyraźnym znakiem, że życie istniało lub jest obecne. Niemniej jednak dr Jim Green, przedstawiając panel naukowców, oraz dr Grotzinger podkreślili zarówno wielkość tych odkryć, jak i ich związek z celami programu NASA Mars - szczególnie teraz, gdy nacisk położono na wysyłanie ludzi na Marsa. Dla łazika Mars Curiosity podróż po zboczach góry Sharp trwa nadal, teraz z większą powagą i ciągłymi poszukiwaniami skał podobnych do Cumberland.
Bibliografia:
