W ciągu ostatnich kilku dekad nasze trwające badania Marsa ujawniły kilka bardzo fascynujących rzeczy na temat planety. W latach 60. i wczesnych 70. XX wieku Marynarz sondy ujawniły, że Mars był suchą, oziębłą planetą, najprawdopodobniej pozbawioną życia. Ale gdy pogłębiliśmy nasze rozumienie planety, stało się wiadome, że Mars kiedyś miał cieplejsze, wilgotniejsze środowisko, które mogło wspierać życie.
To z kolei zainspirowało wiele misji, których celem było znalezienie dowodów na przeszłe życie. Najważniejsze pytania w tym wyszukiwaniu to jednak, gdzie szukać i czego szukać? W nowym badaniu prowadzonym przez naukowców z University of Kansas zespół międzynarodowych naukowców zalecił, aby przyszłe misje poszukiwały wanadu. Twierdzą, że ten rzadki element może wskazywać drogę do skamieniałych dowodów życia.
Ich badanie pt. „Imaging of Vanadium in Microfossils: A New Potential Biosignature” pojawiło się niedawno w czasopiśmie naukowym Astrobiologia. Międzynarodowy zespół kierowany przez Craiga P. Marshalla, profesora geologii na University of Kansas, obejmował członków z Argonne National Laboratory, Geological Technical Services Division of Saudi Aramco, University of Liege i University of Sydney.
Mówiąc wprost, znalezienie oznak życia na planecie takiej jak Mars nie jest łatwym zadaniem. Jak wskazał Craig Marshall w komunikacie prasowym University of Kansas:
„Skończysz swoją pracę, jeśli patrzysz na starożytną skałę osadową dla mikroskamielisk tutaj na Ziemi - a tym bardziej na Marsie. Na Ziemi skały są tu od 3,5 miliarda lat, a zderzenia tektoniczne i zmiany położenia wywierały duży nacisk na skały. Ponadto skały te mogą zostać zakopane, a temperatura rośnie wraz z głębokością. ”
W swoim artykule Marshall i jego koledzy zalecają misje takie jak NASA Mars 2020 łazik, ESA ExoMars 2020 łazik i inne proponowane misje powierzchniowe mogłyby połączyć spektroskopię ramanowską z poszukiwaniem wanadu, aby znaleźć dowody skamieniałego życia. Na Ziemi pierwiastek ten znaleziono w surowych olejach, asfaltach i czarnych łupkach, które powstały w wyniku powolnego rozkładu biologicznego materiału organicznego.
Ponadto paleontolodzy i astrobiologowie używali spektroskopii ramanowskiej - techniki ujawniającej kompozycje komórkowe próbek - na Marsie przez pewien czas w poszukiwaniu oznak życia. Pod tym względem dodanie wanadu dostarczyłoby materiał, który działałby jak biosignatura w celu potwierdzenia istnienia życia organicznego w badanych próbkach. Jak wyjaśnił Marshall:
„Ludzie mówią:„ Jeśli wygląda jak życie i ma ramanowski sygnał węgla, to mamy życie. Ale oczywiście wiemy, że mogą istnieć materiały węglowe wytwarzane w innych procesach - np. W otworach hydrotermalnych - spójne z wyglądaniem jak mikroskamienie, które również mają pewien sygnał węglowy. Ludzie również tworzą cudowne struktury węglowe, które wyglądają jak mikroskamieliny - dokładnie tak samo. Jesteśmy teraz na etapie, w którym naprawdę trudno jest stwierdzić, czy życie opiera się wyłącznie na morfologii i spektroskopii Ramana ”.
To nie pierwszy raz, gdy Marshall i jego współautorzy opowiadali się za wykorzystaniem wanadu w poszukiwaniu oznak życia. Taki był temat prezentacji, którą przeprowadzili na konferencji naukowej Astrobiology w 2015 r. Ponadto Marshall i jego zespół podkreślają, że możliwe byłoby wykonanie tej techniki przy użyciu instrumentów, które są już częścią NASA Mars 2020 misja.
Ich proponowana metoda obejmuje również nową technikę znaną jako rentgenowska mikroskopia fluorescencyjna, która polega na analizie składu pierwiastkowego. Aby przetestować tę technikę, zespół zbadał zmienione termicznie mikroskamiki o ściankach organicznych, które kiedyś były materiałami organicznymi (zwanymi acritarch). Na podstawie danych potwierdzili, że ślady wanadu są obecne w mikroskamieliskach, które były bezsprzecznie pochodzenia organicznego.
„Przetestowaliśmy acritarchów, aby zrobić dowód koncepcji mikroskamienia, gdzie nie ma cienia wątpliwości, że patrzymy na zachowaną starożytną biologię” - powiedział Marshall. „Wiek tego mikroskamieniału uważamy za dewoński. Ci faceci są mikroorganizmami wodnymi - uważa się je za mikroalgi, komórki eukariotyczne, bardziej zaawansowane niż bakterie. Znaleźliśmy zawartość wanadu, której można się spodziewać w materiale cyjanobakteryjnym ”.
Twierdzą oni, że te mikroskamieniałości życia prawdopodobnie nie są bardzo różne od rodzajów życia, które mogłyby istnieć na Marsie miliardy lat temu. Inne badania naukowe wykazały również, że wanad jest wynikiem związków organicznych (takich jak chlorofil) z organizmów żywych poddawanych procesowi transformacji spowodowanemu przez ciepło i ciśnienie (tj. Zmiany diagenetyczne).
Innymi słowy, po tym, jak żywe stworzenia umrą i zostaną pochowane w osadach, wanad tworzy się w ich szczątkach w wyniku zakopania pod coraz większą liczbą warstw skały - tj. Skamieniałości. Lub, jak to wyjaśnił Marshall:
„Wanad ulega kompleksowaniu w cząsteczce chlorofilu. Chlorofile zazwyczaj mają magnez w środku - pod pochówkiem wanad zastępuje magnez. Cząsteczka chlorofilu zaplątała się w materiale węglowym, chroniąc w ten sposób wanad. To tak, jakbyś miał w garażu linę i zanim ją odłożysz, owiń ją, abyś mógł ją rozplątać następnym razem, gdy będziesz jej potrzebować. Ale z biegiem czasu na podłodze garażu zaplątało się, a rzeczy się w niego wciągnęły. Nawet kiedy mocno potrząśniesz liną, rzeczy nie wyjdą. To splątany bałagan. Podobnie, jeśli spojrzysz na materiał węglowy, splątane arkusze węgla i zmieszany wanad ”.
Praca została wsparta przez międzynarodowy grant badawczy ARC (IREX) - który sponsoruje badania, które mają na celu znalezienie biosignatur dla życia pozakomórkowego - przy dodatkowym wsparciu australijskiego Synchrotronu i Advanced Photon Source w Argonne National Laboratory. Patrząc w przyszłość, Marshall i jego koledzy mają nadzieję na przeprowadzenie dalszych badań, które obejmą wykorzystanie spektroskopii ramanowskiej do badania materiałów węglowych.
Obecnie wydaje się, że ich badania przyciągnęły uwagę Europejskiej Agencji Kosmicznej. Howell Edwards, który prowadzi również badania z wykorzystaniem spektroskopii ramanowskiej (i którego praca została wsparta grantem ARC), jest częścią zespołu Mars Explorer ESA, gdzie jest odpowiedzialny za oprzyrządowanie na ExoMars 2020 wędrowiec. Ale, jak wskazał Marshall, zespół ma również nadzieję, że NASA rozważy ich badanie:
„Mam nadzieję, że ktoś w NASA czyta gazetę. Co ciekawe, naukowiec, który jest głównym badaczem spektrometru rentgenowskiego dla sondy kosmicznej, nazywają to PIXL, był jego pierwszym studentem na Uniwersytecie Macquarie, zanim jeszcze skończył w KU. Myślę, że wyślę jej e-maila z napisem: „To może być interesujące”.
Oczekuje się, że następna dekada będzie bardzo pomyślnym czasem na misje eksploracyjne na Marsa. Wiele łazików będzie eksplorować powierzchnię, mając nadzieję na znalezienie nieuchwytnych dowodów życia. Misje te pomogą także utorować drogę misji NASA na Marsa do lat 30. XX wieku, podczas której astronauci po raz pierwszy w historii wylądują na powierzchni Czerwonej Planety.
Jeśli faktycznie te misje znajdą dowody życia, wywrze to głęboki wpływ na wszystkie przyszłe misje na Marsa. Będzie to miało także niezmierzony wpływ na postrzeganie siebie przez ludzkość, wiedząc w końcu, że miliardy lat temu życie nie powstało na samej Ziemi!
