Menşei Biyolojik Olarak Üretilmiş Metan Olabilir

NASACuriosity aracı yere indi Mars 6 Ağustos 2012’de ve o zamandan beri Gale Krateri’nde dolaştı, örnekler aldı ve sonuçları araştırmacıların yorumlaması için eve gönderdi. Açıkta kalan bir uçurum da dahil olmak üzere yarım düzine maruz kalan yerden alınan tortu örneklerindeki karbon izotoplarının analizi, araştırmacılara karbonun kökeni için üç makul açıklama bırakıyor: kozmik toz, karbondioksitin ultraviyole bozunması veya biyolojik olarak üretilen metanın ultraviyole bozunması.

Araştırmacılar bugün (17 Ocak 2022) Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı “Bu senaryoların üçü de, Dünya’da yaygın olan süreçlerin aksine, alışılmadık” dedi.

Karbonun iki kararlı izotopu vardır, 12 ve 13. Araştırmacılar, bir maddedeki her birinin miktarına bakarak, çok uzun zaman önce olmuş olsa bile meydana gelen karbon döngüsünün özelliklerini belirleyebilirler.

Penn State, yerbilimleri profesörü Christopher H. House, “Güneş sistemimizdeki karbon 12 ve karbon 13 miktarları, güneş sisteminin oluşumunda var olan miktarlardır” dedi. “Her ikisi de her şeyde bulunur, ancak karbon 12, karbon 13’ten daha hızlı tepki verdiğinden, örneklerdeki her birinin göreli miktarlarına bakmak karbon döngüsünü ortaya çıkarabilir.”

Resim, Vera Rubin Ridge’deki Highfield sondaj deliğini göstermektedir. Bu delikten çıkan matkap tozu, yüzey altı yaşamı, atmosfere nüfuz eden yoğun UV radyasyonu veya Yıldızlararası tozu içeren bir karbon döngüsünü gösteren karbon izotop değerleri gösterdi. Görüntü, sol 2247’de Mars El Lens Görüntüleyici tarafından çekildi. Kredi: NASA/Caltech-JPL/MSSS

Güney Kaliforniya’daki NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından yönetilen Curiosity, son dokuz yılını Gale Krateri’nde antik kaya katmanlarını açığa çıkaran bir alanı keşfetmekle geçirdi. Gezici bu katmanların yüzeyini deldi ve gömülü tortul katmanlardan örnekler aldı. Merak, kimyasalları ayırmak için numuneleri oksijensiz ortamda ısıttı. Bu piroliz tarafından üretilen indirgenmiş karbonun bir kısmının spektrografik analizi, orijinal numunenin nerede veya ne zaman oluştuğuna bağlı olarak geniş bir aralıkta karbon 12 ve karbon 13 miktarları gösterdi. Bazı karbonlar, karbon 13’te istisnai olarak tükenirken, diğer karbon örnekleri zenginleştiğinde.

House, “Karbon 13’te aşırı derecede tükenmiş örnekler, Avustralya’dan 2,7 milyar yıllık tortudan alınan örneklere benziyor” dedi. “Bu örnekler, metan eski mikrobiyal matlar tarafından tüketildiğinde biyolojik aktiviteden kaynaklandı, ancak bunu Mars’ta söyleyemeyiz çünkü Mars, Dünya’dan farklı malzeme ve süreçlerden oluşmuş bir gezegen olabilir.”

İstisnai olarak tükenen örnekleri açıklamak için araştırmacılar üç olasılık öne sürüyorlar – kozmik bir toz bulutu, karbondioksiti parçalayan ultraviyole radyasyon veya biyolojik olarak oluşturulan metanın ultraviyole bozunması.

House’a göre, güneş sistemi her birkaç yüz milyon yılda bir galaktik bir moleküler buluttan geçer.

House, “Fazla toz bırakmıyor” dedi. “Bu biriktirme olaylarından herhangi birini Dünya kaydında görmek zor.”

Curiosity’nin örnekleyebileceği bir katman oluşturmak için, galaktik toz bulutu, önce hala su içeren ve buzullar oluşturan bir Mars’taki sıcaklığı düşürmüş olacaktı. Toz, buzun üzerinde birikecek ve buzul eridiğinde, karbonu içeren bir kir tabakası bırakarak yerinde kalması gerekecekti.

Şimdiye kadar, Mars’taki Gale Krateri’nde geçmiş buzulların sınırlı kanıtı var. Araştırmacılara göre, “bu açıklama makul, ancak ek araştırma gerektiriyor.”

Daha düşük karbon 13 miktarları için ikinci bir olası açıklama, karbon dioksitin formaldehit gibi organik bileşiklere ultraviyole dönüşümüdür.

House, “UV’nin bu tür fraksiyonlara neden olabileceğini öngören makaleler var” dedi. “Ancak, bu açıklamayı ekarte edebilmemiz veya ekarte edebilmemiz için bu boyut fraksiyonunu gösteren daha fazla deneysel sonuca ihtiyacımız var.”

Karbon 13 tüketilmiş numuneler üretmenin üçüncü olası yöntemi biyolojik bir temele sahiptir.

Dünya üzerinde, bir paleo-yüzeyden güçlü bir şekilde karbon 13 ile tükenmiş bir imza, mikrobiyal olarak üretilen metan tüketilen geçmiş mikropları gösterecektir. Antik Mars’ta, metan üretiminin enerji açısından elverişli olacağı yeraltından salınan büyük metan tüyleri olabilir. Ardından, salınan metan ya yüzey mikropları tarafından tüketilecek ya da ultraviyole ışıkla reaksiyona girecek ve doğrudan yüzey üzerinde birikecektir.

Bununla birlikte, araştırmacılara göre, şu anda geçmiş Mars manzarasında yüzey mikroplarına dair tortul bir kanıt yok ve bu nedenle kağıtta vurgulanan biyolojik açıklama, karbon 13 sinyalini zemine yerleştirmek için ultraviyole ışığına dayanıyor.

House, “Her üç olasılık da, bugün Dünya’daki hiçbir şeye benzemeyen olağandışı bir karbon döngüsüne işaret ediyor” dedi. “Ancak bunlardan hangisinin doğru açıklama olduğunu anlamak için daha fazla veriye ihtiyacımız var. Gezici büyük bir metan bulutu tespit edip bundan karbon izotoplarını ölçseydi iyi olurdu, ancak metan bulutları olsa da, çoğu küçüktür ve hiçbir gezici izotopların ölçülebilmesi için yeterince büyük bir tane örneklememiştir.”

House ayrıca, mikrobiyal mat kalıntılarının veya buzul tortularının kanıtlarının bulunmasının da işleri biraz netleştirebileceğini belirtiyor.

House, “Başka bir dünyayı incelerken en iyi yol olan yorumumuz konusunda temkinli davranıyoruz” dedi.

Curiosity hala örnekleri toplayıp analiz ediyor ve yaklaşık bir ay sonra bu çalışmadaki örneklerin bir kısmını bulduğu alınlığa geri dönecek.

House, “Bu araştırma, Mars’ın keşfi için uzun süredir devam eden bir hedefe ulaştı” dedi. “En önemli jeoloji araçlarından biri olan farklı karbon izotoplarını, yaşanabilir başka bir dünyadaki tortulardan ölçmek ve bunu 9 yıllık keşfe bakarak yapıyor.”

Referans: “Mars, Gale kraterinde gözlemlenen tükenmiş karbon izotop bileşimleri” 17 Ocak 2022, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.

Penn State’den de proje üzerinde çalışan Gregory M. Wong, yer bilimlerinde yakın zamanda doktora sahibi oldu.

Araştırmaya katılan diğer katılımcılar, NASA Jet Propulsion Laboratuvarı’ndaydı: Christopher R. Webster, arkadaş ve kıdemli araştırma bilimcisi; Gregory J. Flesch, bilimsel uygulamalar yazılım mühendisi; ve araştırma bilimcisi Amy E. Hofmann; NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki Güneş Sistemi Keşif Bölümü’nde: Heather B. Franz, araştırma bilimcisi; Jennifer C. Stern, araştırma görevlisi; Alex Pavlov, uzay bilimcisi; Jennifer L. Eigenbrode, araştırma görevlisi; Daniel P. Glavin, stratejik bilimden sorumlu müdür yardımcısı; Charles A. Malespin, şef, Gezegen Ortamları Laboratuvarı; ve Emekli Güneş Sistemi Keşif Birimi Direktörü Paul R. Mahaffy; Michigan Üniversitesi’nde: Sushil K. Atreya, iklim ve uzay bilimleri ve mühendislik profesörü ve Gezegen Bilimi Laboratuvarı direktörü; Carnegie Bilim Enstitüsü’nde: Andrew Steele, bilim adamı; ve Georgetown Üniversitesi ve NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde: Maëva Milan, doktora sonrası araştırmacı.

NASA bu projeyi destekledi.