Hva har kull, råolje og trøfler til felles? Gå videre. Vi venter.
Svaret er tiofener, et molekyl som oppfører seg mye som benzen. Råolje, kull og trøfler inneholder alle tiofener. Så gjør noen få andre stoffer. MSL Curiosity fant tiofener på Mars, og selv om det ikke endelig beviser at Mars en gang var vertskap for livet, er oppdagelsen en viktig milepæl for roveren. Spesielt siden trøfler er i live, og olje og kull pleide å være den slags.
Et sitat fra NASAs nettsted for nysgjerrighet minner oss om roverens oppdrag: ”Nysgjerrigheten ble designet for å vurdere om Mars noen gang hadde et miljø som kunne støtte små livsformer kalt mikrober. Med andre ord, dets oppgave er å bestemme planetenes ‘brukbarhet.’ ”
Et par forskere fra Berlins tekniske universitet mener at tiofenene Nysgjerrighet som ble funnet på Mars, kan være en signatur fra det tidlige Mars-livet. Hvis de har rett, var Mars på en gang bebodd av enkle livsformer. De har presentert funnene sine i en ny artikkel.
Paret er Dirk Schulze-Makuch og Jacob Heinz. Schulze-Makuch er også astrobiolog ved Washington State University. Deres papir har tittelen "Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?" Den er publisert i tidsskriftet Astrobiology.
MSL Curiosity fant tiofenene i Mars-sedimenter. Det er en av en rekke interessante molekyler funnet på Mars som kan ha en biotisk opprinnelse. Tiofener kan også ha et abiotisk opphav gjennom diagenese, som er fysiske og kjemiske forandringer som skjer når sedimenter blir sedimentær bergart.
For å finne tiofenene i Mars-sedimentene, måtte nysgjerrigheten først varme opp prøven over 500 Celsius. Så undersøkte Curiosity det med SAM (Sample Analysis at Mars) instrumentet. SAM analyserte gassene som kom ut av prøven ved bruk av gasskromatografimassespektrometri. SAM er faktisk tre instrumenter i ett, og sammen søker de etter organiske kjemikalier.
"Vi identifiserte flere biologiske veier for tiofener som virker mer sannsynlige enn kjemiske, men vi trenger fortsatt bevis," sa Dirk Schulze-Makuch i en pressemelding. "Hvis du finner tiofener på jorden, ville du tro de er biologiske, men på Mars, selvfølgelig, er baren for å bevise at det må være ganske mye høyere."
Tiofener har en struktur som antyder en mulig biotisk opprinnelse. De har fire karbonatomer og et enkelt svovelatom anordnet i en ring, med hydrogenatomer. Hydrokarboner er essensielle elementer i organisk kjemi, og hydrokarbonmolekyler som inneholder svovelatomer er en viktig del av studiet av organisk kjemi.
Det er ikke-biologiske kilder til tiofener. De kan lages ved meteorpåvirkning, og ved en prosess som kalles termokjemisk sulfatreduksjon, hvor forbindelser blir oppvarmet over 120 Celsius.
Men det er de biologiske kildene til tiofener som er de mest interessante. I den fjerne fortiden, kanskje for omtrent 3 milliarder år siden, var Mars et mye annet sted. Det hadde sannsynligvis et varmt og vått miljø som kunne ha levd liv. De gamle bakteriene kunne ha lett for en sulfatreduksjonsprosess biologisk, noe som resulterte i tiofenene som nysgjerrigheten oppdaget.
Teknologi beveger seg raskt. Nysgjerrigheten var mye mer avansert enn forgjengerne Spirit and Opportunity. Den bruker teknologi som bryter store molekyler ned i mindre molekyler for analyse. Men når den neste Mars-roveren, ESAs ExoMars-oppdrag, ankommer den røde planeten, vil den gi enda mer avansert teknologi.
ExoMars 'MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) er det fremste astrobiologiinstrumentet på ExoMars-roveren, og også det største instrumentet. Det er litt mer raffinert enn Curiositys instrument, og det er ikke avhengig av fragmentering for å studere molekyler. MOMA vil tillate innsamling og undersøkelse av større molekyler.
MOMA vil bruke begrepet homokiralitet for å identifisere molekyler som enten biotiske eller abiotiske, noe MSL Curiosity ikke kan gjøre. Homokiralitet er en egenskap til aminosyrer og sukker. Mange av de organiske molekylene som er nødvendige for livet, inkludert aminosyrer og sukker, kan komme i både venstrehåndede og høyrehendte typer, referert til som deres kiralitet.
I jordens liv er 19 av de 20 aminosyrene homokirale og venstrehendte, mens sukker, som er en del av RNA og DNA, er homokiral og høyrehendt. Homokiralitet er viktig for en effektiv metabolisme. Men de samme kjemikaliene som produseres på et laboratorium vil ha like store mengder av venstrehånds- og høyrehendte typer. Den grunnleggende ideen er at hvis vi finner homokirale byggesteiner i livet, har de sannsynligvis en biologisk kilde.
Isotopforhold kan også skille mellom de samme atomer med enten biotisk eller abiotisk opprinnelse. Schulze-Makuch og Heinze, forfatterne av denne artikkelen, mener at noen av dataene fra ExoMars-roveren bør brukes til også å lete etter isotoper av karbon og svovel. Spesielt de lettere isotoper av begge. De tror det er her vi mest sannsynlig finner en biologisk opprinnelse.
"Organismer er 'late.' De vil heller bruke de lette isotopvariasjonene til elementet fordi det koster dem mindre energi," sa Schulze-Makuch.
Livsformer har en tendens til å endre balansen mellom lette isotoper og tunge isotoper av elementene de produserer. Dette forholdet er annerledes enn forholdet i de samme elementene i byggesteinene. Det er et "fortellingstegn på liv" ifølge Schulze Makuch.
Diskusjonen om livet på Mars har pågått i flere tiår. Da vikinglandingene var på Mars i 1976, gjennomførte de de aller første målingene på stedet og lette etter organiske forbindelser. Hva de fant er fremdeles noe kontroversielt i dag, fordi ingen laboratorieeksperimenter har klart å gjenskape disse resultatene fullstendig. Imidlertid er det mye trodd i det vitenskapelige samfunnet at vikingfunnene kan forklares med abiotiske kilder.
ExoMars-roveren er vårt neste skritt i å forstå det gamle Mars ’brukbarhet. Eksperimentelle resultater kan bringe oss et skritt nærmere det å vite definitivt om Mars en gang var vert for livet. Men det kommer oss kanskje ikke helt fram til den konklusjonen, dessverre.
"Som Carl Sagan sa at" ekstraordinære påstander krever ekstraordinære bevis, "sa Schulze-Makuch. "Jeg tror beviset virkelig vil kreve at vi faktisk sender folk dit, og en astronaut ser gjennom et mikroskop og ser en bevegelig mikrobe."
Mer:
- Pressemelding: Studien finner organiske molekyler oppdaget av Curiosity Rover i samsvar med det tidlige livet på Mars
- Publisert studie: Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?
- Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) instrument: Karakterisering av organisk materiale i marssedimenter
