Metaani ja muut orgaaniset aineet Marsilla

Curiosity rover on havainnut orgaaniset molekyylit muinaisissa kiveissä Marsilla.

Uteliaisuus tekee testiporauksen Mojaven sivustoon. Kemialliset testit paljastavat, että Mojaven ja Confidence Hillsin porauskohteiden näytteet sisältävät orgaanisia molekyylejä.
NASA / JPL-Caltech

Planetaattitutkimus voi olla pitkä, kova räkä, täynnä löytöjä, jotka vievät aikaa kutomiseen yhdessä. Marsista laskeutumisen jälkeen vuonna 2012 NASA: n Mars Science Laboratory -reitti Curiosity on paljastanut savet, puroihin muodostuneet sedimenttikivet ja todisteita siitä, että Gale-kraatterissa oli järveä ja elämäystävällisiä olosuhteita noin 3½ miljardia vuotta sitten. Rover on havainnut myös vihjeitä kausittaisesta metaanisyklistä.

Mutta tutkijat ovat toivoneet jotain muuta myös Curiosityltä: vakuuttavia todisteita monen tyyppisistä orgaanisista yhdisteistä . Orgaaniset yhdisteet sisältävät hiiltä ja vetyä - mikä kuvaa valtaosaa hiiltä kantavista molekyyleistä (mukaan lukien metaani, yksinkertaisin orgaaninen). Orgaaniset osat esiintyvät kaikenlaisissa paikoissa aurinkokunnassa komeeteista ja meteoriiteista Saturnuksen kuun Titaniin. Provokatiivisesta nimestä huolimatta elämän ei tarvitse tehdä niitä; myös abioottiset prosessit luovat ne. Mutta elämä tekee niistä ja käyttää niitä, mukaan lukien sokerit ja aminohapot. Joten maapallon ulkopuolisen elämän etsiminen, olipa se sitten olemassa tai sukupuuttoon menevä, keskittyy usein orgaanisuuteen.

8. kesäkuuta pidetyssä tieteessä Curiosity-tiimin jäsenet ilmoittivat vuodenajan metaanisyklin ja useiden orgaanisten yhdisteiden läsnäolon lopullisen havaitsemisen muinaisissa murakiveissä. Kumpikaan näistä tarkoittaa sitä, että olemme löytäneet marsilaisen elämän, mutta he tekevät kysymyksen siitä, onko sitä koskaan olemassa, järkevämpää kysyä.

Tutkimuksissa käytettiin erilaisia ​​instrumentteja Curiosity's Sample Analysis at Mars (SAM) -tekniikan sisällä, mikroaaltouunikokoisessa laboratoriopaketissa, joka muodostaa suuren osan churin kehosta. (Yksityiskohtainen selitys SAM: stä löytyy tästä vuoden 2012 blogista, jonka on kirjoittanut Emily Lakdawalla.) Mudakivi-tutkimusta varten Jennifer Eigenbrode (NASA Goddard) ja kollegansa kuumensivat kivijauhetta erittäin korkeisiin lämpötiloihin - lähes 900 ° C tai 1 600 ° F. Menemällä niin korkeisiin lämpötiloihin, joukkue vältti epäselvyyttä vuoden 2015 tuloksesta, jossa löydettiin orgaanisia aineita, jotka oli tuotettu vuorovaikutuksessa Marsin pinnalla olevan ikävän perkloraattisuolan kanssa sen sijaan, että tunnistettiin selvästi, mikä alunperin oli kalliossa.

Tämä kuva esittää uteliaisuuden (pisteiden) havaitsemia metaanitasoja sekä tapoja, joilla kaasu voi löytää tiensä Marsin pintaan alhaalta. Mahdollisia metaanilähteitä ovat metanogeneesi mikrobien avulla, orgaanisten aineiden ultraviolettihajoaminen tai vesi- ja kalliokemia. Metaani voitaisiin myöhemmin tuhota esimerkiksi ilmakehän valokemialla tai pintareaktioilla. Vuodenajat tarkoittavat pohjoista pallonpuoliskoa.
NASA / JPL-Caltech

Kun jauhettu mutakive kuumenee, se tuottaa kaasuja joko siksi, että kallion molekyylit ovat kemiallisten reaktioiden alla tai koska ne hajoavat. Nämä kaasut kulkevat putkilinjan läpi ja ionisoidaan, nuusutetaan ja punnitaan niiden molekyylimassien ja erityisten komponenttien määrittämiseksi paljastaen niiden kemialliset identiteetit.

Näiden tietojen perusteella tutkijat päättivät, että lietnekivit sisälsivät orgaanisia yhdisteitä, jotka olivat hiiltä, ​​vetyä ja rikkiä. Rikki saattaa selittää, miksi näiden näytteiden orgaaniset aineet, jotka ovat peräisin Murray-muodostelmasta Aeolis Monsin juuressa, olivat vähemmän hajoavia kuin muissa aikaisemmin testattuissa kivimuodostelmissa. Rikki on hapettumiselle alttiimpi kuin hiili, joten se toimii sakeuttavana elementtinä, Eigenbrode sanoo toimivan kemian uhrina Marsin hapettavassa ympäristössä hiilen sijasta. Sama prosessi tapahtuu maan päällä, kun rikin esiintyminen suojaa hiili- ja liuskekerrostumia, hän lisää.

Jos testatut orgaaniset uteliaisuudet olivat elämästä, niitä on muutettu kauheasti: Ne eivät osoita molekyylien monimuotoisuutta tai yleensä biologisesti luotuja rakennekuvioita.

Christopher Websterin (NASA Jet Propulsion Laboratory) ja hänen kollegojensa erillinen artikkeli kuvaa metaanisyklin. Uteliaisuus on havainnut metaanin aiemmin, mukaan lukien hätkähdyttävän piikin jo vuonna 2013. Uusi tulos perustuu havaitsemiseen kahdella menetelmällä, jotka paljastavat selkeän kausitrendin, ja huippunsa pohjoisella pallonpuoliskolla on loppukesästä. (Gale sijaitsee vain päiväntasaajan eteläpuolella.)

Aikaisemmassa työssään planeettatutkijat olivat ehdottaneet, että metaani saattaa johtua meteoriittijätteiden hajoamisesta ultravioletti-auringonvalolla, joka olisi todennäköisin hiilen lähde. Mutta tällä kertaa joukkue sanoo, että skenaario ei vastaa niitä tasoja, joita he näkevät. Sen sijaan tutkijoiden mielestä kaasua vapautuu maanpinnasta, ehkä kallion halkeamien kautta. Jotkut pinnan lämpötilaan liittyvät prosessit on otettava mukaan julkaisuun, mutta tutkijat eivät voi sanoa paljon enemmän.

Viitteet:

Jennifer L. Eigenbrode et ai. Orgaaninen aine on 3 miljardin vuoden ikäisissä sikakiveissä Gale Craterissa, Marsissa. Tiede . 8. kesäkuuta 2018.

Christopher R. Webster et ai. Metanin takataso Marsissa Atmosfäärissä on voimakkaita kausivaihteluita. Tiede . 8. kesäkuuta 2018.

Inge Loes kymmenen Katea. "Orgaaniset molekyylit Marsissa." Tiede . 8. kesäkuuta 2018. (Perspektiiviteos.)

Emily Lakdawalla. ”Enemmän kuin todennäköisesti halusi tietää Curiosityn SAM-instrumentista.” Planeettayhdistys. 30. marraskuuta 2012.