Co łączy węgiel, ropa naftowa i trufle? Śmiało. Poczekamy
Odpowiedzią są tiofeny, cząsteczka, która zachowuje się bardzo podobnie do benzenu. Ropa naftowa, węgiel i trufle zawierają tiofeny. Podobnie jak kilka innych substancji. MSL Curiosity odnalazł tiofeny na Marsie i choć nie dowodzi to jednoznacznie, że Mars był kiedyś gospodarzem życia, jego odkrycie jest ważnym kamieniem milowym dla łazika. Zwłaszcza, że żyją trufle, a kiedyś była to ropa i węgiel.
Cytat ze strony internetowej NASA Curiosity przypomina nam, czym jest misja łazika: „Ciekawość została zaprojektowana, aby ocenić, czy Mars kiedykolwiek miał środowisko zdolne do obsługi małych form życia zwanych drobnoustrojami. Innymi słowy, jego misją jest określenie „zamieszkiwania” planety.
Para naukowców z berlińskiego uniwersytetu technicznego uważa, że ciekawość tiofenowa znaleziona na Marsie może być wizytówką wczesnego życia marsjańskiego. Jeśli mają rację, Mars był kiedyś zamieszkiwany przez proste formy życia. Zaprezentowali swoje odkrycia w nowej pracy.
Para to Dirk Schulze-Makuch i Jacob Heinz. Schulze-Makuch jest także astrobiologiem na Washington State University. Ich artykuł zatytułowany jest „Tiofeny na Marsie: pochodzenie biotyczne czy abiotyczne?” Został opublikowany w czasopiśmie Astrobiology.
MSL Curiosity znalazł tiofeny w osadach marsjańskich. Jest to jedna z wielu interesujących cząsteczek znalezionych na Marsie, które mogą mieć pochodzenie biotyczne. Tiofeny mogą również mieć pochodzenie abiotyczne poprzez diagenezę, które są zmianami fizycznymi i chemicznymi zachodzącymi, gdy osady stają się skałami osadowymi.
Aby znaleźć tiofeny w osadach marsjańskich, Curiosity musiał najpierw podgrzać próbkę powyżej 500 stopni Celsjusza. Następnie Curiosity zbadało to za pomocą instrumentu SAM (Sample Analysis at Mars). SAM przeanalizował gazy wychodzące z próbki za pomocą chromatografii gazowej-spektrometrii masowej. SAM to tak naprawdę trzy instrumenty w jednym i razem szukają organicznych substancji chemicznych.
„Zidentyfikowaliśmy kilka szlaków biologicznych dla tiofenów, które wydają się bardziej prawdopodobne niż chemiczne, ale wciąż potrzebujemy dowodu”, powiedział Dirk Schulze-Makuch w komunikacie prasowym. „Jeśli znajdziesz tiofeny na Ziemi, pomyślałbyś, że są one biologiczne, ale na Marsie, oczywiście, pasek, aby udowodnić, że musi być nieco wyższy”.
Tiofeny mają strukturę sugerującą możliwe pochodzenie biotyczne. Mają cztery atomy węgla i pojedynczy atom siarki ułożony w pierścień z atomami wodoru. Węglowodory są niezbędnymi pierwiastkami w chemii organicznej, a cząsteczki węglowodorów zawierające atomy siarki są ważną częścią badań chemii organicznej.
Istnieją niebiologiczne źródła tiofenów. Można je wytworzyć w wyniku uderzeń meteorów oraz w procesie zwanym termochemiczną redukcją siarczanu, w którym związki są podgrzewane powyżej 120 stopni Celsjusza (248 F).
Ale najciekawsze są biologiczne źródła tiofenów. W odległej przeszłości, być może około 3 miliardów lat temu, Mars był zupełnie innym miejscem. Prawdopodobnie miało ciepłe i mokre środowisko, w którym mogło żyć życie. Te starożytne bakterie mogły biologicznie ułatwić proces redukcji siarczanów, co doprowadziło do wykrycia tiofenu przez ciekawość.
Technologia szybko się rozwija. Ciekawość była znacznie bardziej zaawansowana niż jej poprzednicy Duch i Okazja. Wykorzystuje technologię, która rozbija duże cząsteczki na mniejsze cząsteczki do analizy. Ale kiedy następny łazik Marsa, misja ESA ExoMars, pojawi się na czerwonej planecie, przyniesie jeszcze bardziej zaawansowaną technologię.
MOMA ExoMars (Mars Organic Molecule Analyzer) to najlepszy instrument astrobiologiczny w łaziku ExoMars, a także największy instrument. Jest nieco bardziej wyrafinowany niż instrument ciekawości i nie polega na fragmentacji do badania cząsteczek. MOMA pozwoli na zbieranie i badanie większych cząsteczek.
MOMA wykorzysta koncepcję homochiralności do identyfikacji cząsteczek jako biotycznych lub abiotycznych, czego nie potrafi MSL Curiosity. Homochiralność jest właściwością aminokwasów i cukrów. Wiele cząsteczek organicznych niezbędnych do życia, w tym aminokwasy i cukry, może występować zarówno dla osób leworęcznych, jak i praworęcznych, zwanych chiralnością.
W życiu Ziemi 19 z 20 aminokwasów jest homochiralnych i leworęcznych, podczas gdy cukry, które są częścią RNA i DNA, są homochiralne i praworęczne. Homochiralność jest niezbędna do wydajnego metabolizmu. Ale te same chemikalia produkowane w laboratorium będą miały równe ilości typów leworęcznych i praworęcznych. Podstawową ideą jest to, że jeśli znajdziemy homochiralne budulce życia, prawdopodobnie mają one źródło biologiczne.
Stosunki izotopowe mogą również rozróżniać te same atomy o pochodzeniu biotycznym lub abiotycznym. Schulze-Makuch i Heinze, autorzy tego artykułu, uważają, że niektóre dane z łazika ExoMars powinny zostać wykorzystane również do poszukiwania izotopów węgla i siarki. W szczególności lżejsze izotopy obu. Myślą, że właśnie tam najprawdopodobniej znajdziemy pochodzenie biologiczne.
„Organizmy są„ leniwe ”. Wolą używać lekkich odmian izotopów pierwiastka, ponieważ kosztuje to mniej energii” - powiedział Schulze-Makuch.
Formy życia mają tendencję do zmiany równowagi między lekkimi izotopami a ciężkimi izotopami wytwarzanych przez nich pierwiastków. Ten stosunek różni się od stosunku w tych samych elementach w ich elementach konstrukcyjnych. Według Schulze Makucha to „charakterystyczny znak życia”.
Dyskusja na temat życia na Marsie trwa od dziesięcioleci. Kiedy lądowniki Vikingów były na Marsie w 1976 r., Przeprowadziły pierwsze pomiary in-situ, szukając związków organicznych. To, co znaleźli, jest nadal nieco kontrowersyjne, ponieważ żadne eksperymenty laboratoryjne nie były w stanie całkowicie odtworzyć tych wyników. Jednak powszechnie uważa się w środowisku naukowym, że odkrycia Vikinga można wyjaśnić źródłami abiotycznymi.
Łazik ExoMars to nasz kolejny krok w zrozumieniu warunków życia starożytnego Marsa. Jego eksperymentalne wyniki mogą zbliżyć nas o krok do ostatecznego ustalenia, czy Mars był kiedyś gospodarzem życia. Niestety może to nie doprowadzić nas do takiego wniosku.
„Jak powiedział Carl Sagan„ nadzwyczajne roszczenia wymagają nadzwyczajnych dowodów ”, powiedział Schulze-Makuch. „Myślę, że dowód naprawdę będzie wymagał wysłania tam ludzi, a astronauta spogląda przez mikroskop i widzi poruszający się mikrob”.
Więcej:
- Informacja prasowa: Badanie stwierdza, że cząsteczki organiczne odkryte przez Curiosity Rover są zgodne z wczesnym życiem na Marsie
- Opublikowane badanie: Tiofeny na Marsie: pochodzenie biotyczne czy abiotyczne?
- Instrument Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA): charakterystyka materiału organicznego w osadach marsjańskich
