Wat hebben kolen, ruwe olie en truffels gemeen? Doe Maar. We wachten.
Het antwoord is thiofenen, een molecuul dat veel op benzeen lijkt. Ruwe olie, kolen en truffels bevatten allemaal thiofenen. Doe dus een paar andere stoffen. MSL Curiosity vond thiofenen op Mars, en hoewel dat niet overtuigend bewijst dat Mars ooit het leven heeft gehost, is de ontdekking ervan een belangrijke mijlpaal voor de rover. Vooral omdat truffels in leven zijn, en olie en steenkool dat vroeger waren.
Een citaat van NASA's Curiosity-website herinnert ons eraan wat de missie van de rover is: "Curiosity is ontworpen om te beoordelen of Mars ooit een omgeving heeft gehad die kleine levensvormen, microben genaamd, kan ondersteunen. Met andere woorden, het is haar missie om de 'bewoonbaarheid' van de planeet te bepalen. ”
Een paar wetenschappers van de Technische Universiteit van Berlijn denkt dat de curiositeit van thiofenen die op Mars wordt gevonden, een handtekening kan zijn uit het vroege leven op Mars. Als ze gelijk hebben, werd Mars ooit bewoond door eenvoudige levensvormen. Ze hebben hun bevindingen gepresenteerd in een nieuw artikel.
Het paar is Dirk Schulze-Makuch en Jacob Heinz. Schulze-Makuch is ook astrobioloog aan de Washington State University. Hun artikel is getiteld "Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?" Het is gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology.
MSL Curiosity vond de thiofenen in sedimenten op Mars. Het is een van een aantal interessante moleculen die op Mars worden gevonden en die mogelijk een biotische oorsprong hebben. Thiofenen kunnen ook een abiotische oorsprong hebben door middel van diagenese, dit zijn fysische en chemische veranderingen die plaatsvinden wanneer sedimenten sedimentair gesteente worden.
Om de thiofenen in de Martiaanse sedimenten te vinden, moest Curiosity het monster eerst opwarmen tot boven 500 graden Celsius. Vervolgens onderzocht Curiosity het met het SAM-instrument (Sample Analysis at Mars). SAM analyseerde de gassen die uit het monster kwamen met behulp van gaschromatografie-massaspectrometrie. SAM is eigenlijk drie instrumenten in één, en samen zoeken ze naar organische chemicaliën.
"We hebben verschillende biologische routes voor thiofenen geïdentificeerd die waarschijnlijker lijken dan chemische, maar we hebben nog steeds bewijs nodig", zei Dirk Schulze-Makuch in een persbericht. 'Als je thiofenen op aarde vindt, zou je denken dat ze biologisch zijn, maar op Mars natuurlijk de lat om te bewijzen dat dat een stuk hoger moet liggen.'
Thiofenen hebben een structuur die een mogelijke biotische oorsprong suggereert. Ze hebben vier koolstofatomen en een enkel zwavelatoom in een ring met waterstofatomen. Koolwaterstoffen zijn essentiële elementen in de organische chemie en koolwaterstofmoleculen met zwavelatomen vormen een belangrijk onderdeel van de studie van de organische chemie.
Er zijn niet-biologische bronnen van thiofenen. Ze kunnen worden gecreëerd door meteoorinslagen en door een proces dat thermochemische sulfaatreductie wordt genoemd, waarbij verbindingen worden verwarmd tot boven 120 Celsius (248 F).
Maar het zijn de biologische bronnen van thiofenen die het meest interessant zijn. In het verre verleden, misschien ongeveer 3 miljard jaar geleden, was Mars een heel andere plaats. Het had waarschijnlijk een warme en natte omgeving die het leven had kunnen herbergen. Die oeroude bacteriën hadden biologisch een sulfaatreductieproces kunnen faciliteren, wat resulteerde in de thiofenen die Curiosity ontdekte.
Technologie beweegt snel. Nieuwsgierigheid was veel geavanceerder dan zijn voorgangers Spirit and Opportunity. Het maakt gebruik van technologie die grote moleculen voor analyse opsplitst in kleinere moleculen. Maar wanneer de volgende Mars-rover, de ExoMars-missie van ESA, op de rode planeet arriveert, brengt deze nog geavanceerdere technologie.
ExoMars 'MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) is het belangrijkste astrobiologische instrument op de ExoMars-rover en ook het grootste instrument. Het is iets verfijnder dan het instrument van Curiosity en het is niet afhankelijk van fragmentatie om moleculen te bestuderen. MOMA zal het verzamelen en bestuderen van grotere moleculen mogelijk maken.
MOMA zal het concept van homochiraliteit gebruiken om moleculen te identificeren als biotisch of abiotisch, iets wat MSL Curiosity niet kan. Homochiraliteit is een eigenschap van aminozuren en suikers. Veel van de organische moleculen die nodig zijn voor het leven, inclusief aminozuren en suikers, kunnen zowel in linkshandige als rechtshandige typen voorkomen, ook wel hun chiraliteit genoemd.
In het aardse leven zijn 19 van de 20 aminozuren homochiraal en linkshandig, terwijl suikers, die deel uitmaken van RNA en DNA, homochiraal en rechtshandig zijn. Homochiraliteit is essentieel voor een efficiënte stofwisseling. Maar dezelfde chemicaliën die in een laboratorium worden geproduceerd, hebben evenveel links- als rechtshandige typen. Het basisidee is dat als we homochirale bouwstenen van leven vinden, ze waarschijnlijk een biologische bron hebben.
Isotopenverhoudingen kunnen ook onderscheid maken tussen dezelfde atomen met een biotische of abiotische oorsprong. Schulze-Makuch en Heinze, de auteurs van dit artikel, zijn van mening dat sommige gegevens van de ExoMars-rover moeten worden gebruikt om ook te zoeken naar isotopen van koolstof en zwavel. Met name de lichtere isotopen van beide. Ze denken dat we daar waarschijnlijk een biologische oorsprong zullen vinden.
"Organismen zijn" lui ". Ze gebruiken liever de lichte isotoopvariaties van het element omdat het hen minder energie kost," zei Schulze-Makuch.
Levensvormen hebben de neiging om de balans tussen lichte isotopen en zware isotopen van de elementen die ze produceren te veranderen. Die verhouding is anders dan de verhouding in dezelfde elementen in hun bouwstenen. Dat is een "veelbetekenend teken van leven" volgens Schulze Makuch.
De discussie over het leven op Mars is al tientallen jaren aan de gang. Toen de Viking-landers in 1976 op Mars waren, voerden ze de allereerste metingen ter plaatse uit, op zoek naar organische verbindingen. Wat ze ontdekten, is vandaag nog steeds enigszins controversieel, omdat geen laboratoriumexperimenten die resultaten volledig hebben kunnen reproduceren. In de wetenschappelijke gemeenschap wordt echter algemeen aangenomen dat de bevindingen van Viking kunnen worden verklaard door abiotische bronnen.
De ExoMars-rover is onze volgende stap in het begrijpen van de bewoonbaarheid van het oude Mars. De experimentele resultaten kunnen ons een stap dichter brengen om definitief te weten of Mars ooit het leven heeft gehost. Maar misschien komen we helaas niet helemaal tot die conclusie.
"Zoals Carl Sagan zei:" buitengewone claims vereisen buitengewoon bewijs "," zei Schulze-Makuch. 'Ik denk dat het bewijs echt vereist dat we mensen daarheen sturen, en een astronaut kijkt door een microscoop en ziet een bewegende microbe.'
Meer:
- Persbericht: Studie vindt organische moleculen ontdekt door Curiosity Rover in overeenstemming met het vroege leven op Mars
- Gepubliceerde studie: Thiophenes op Mars: biotische of abiotische oorsprong?
- Het Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) -instrument: karakterisering van organisch materiaal in Mars-sedimenten
