Karbon, bildiğimiz kadarıyla yaşam için kritik öneme sahiptir. Yani ne zaman bir yerde güçlü bir karbon imzası saptarsak, Mars, biyolojik aktiviteyi gösterebilir.
Mars kayalarındaki güçlü bir karbon sinyali, bir tür biyolojik süreçleri mi gösteriyor?
Herhangi bir güçlü karbon sinyali, yaşam için avlanırken ilgi çekicidir. Bildiğimiz tüm yaşam formlarında ortak bir unsurdur. Ancak farklı karbon türleri vardır ve karbon başka nedenlerle çevrede yoğunlaşabilir. Bu otomatik olarak hayatın karbon imzalarına dahil olduğu anlamına gelmez.
Karbon atomlarının her zaman altı protonu vardır, ancak nötron sayısı değişebilir. Nötron sayıları farklı olan karbon atomlarına izotop denir. Doğal olarak üç karbon izotopu oluşur: kararlı olan C12 ve C13 ve bir radyonüklid olan C14. C12’nin altı nötronu, C13’ün yedi nötronu ve C14’ün sekiz nötronu vardır.
Karbon izotopları söz konusu olduğunda, yaşam C12’yi tercih ediyor. Fotosentezde veya yiyecekleri metabolize etmek için kullanırlar. Nedeni nispeten basittir. C12, C13’ten bir daha az nötrona sahiptir, bu da diğer atomlarla moleküller halinde bağlandığında, aynı durumda C13’ten daha az bağlantı yaptığı anlamına gelir. Hayat özünde tembeldir ve her zaman işleri yapmanın en kolay yolunu arayacaktır. C12, C13’ten daha az bağ oluşturduğu için kullanımı daha kolaydır. C13’e ulaşmak daha kolaydır ve daha kolay bir yol mevcutken hayat asla zor yolu seçmez.
Curiosity gezgini, Mars’ın Gale kraterinde yaşam belirtileri aramak için çok çalışıyor. Kayayı deler, toz haline getirilmiş bir numune çıkarır ve onu yerleşik kimya laboratuvarına yerleştirir. Curiosity’nin laboratuvarına SAM denir. Mars’ta Örnek Analizi. SAM içinde gezici, numuneyi pişirmek ve kayadaki karbonu metana dönüştürmek için piroliz kullanır. Piroliz, proseste herhangi bir kontaminasyonu önlemek için inert helyum akışında yapılır. Daha sonra gaz adı verilen bir aletle sondalar. Ayarlanabilir Lazer Spektrometresi Metanda hangi karbon izotoplarının olduğunu bulmak için.
Mars’ta Örnek Analiz aracına SAM adı verilir. SAM, potansiyel olarak yaşamla ilişkili önemli bileşenler olan organik kimyasalları ve hafif elementleri araştıran ve ölçen üç farklı araçtan oluşur. Kredi: NASA/JPL-Caltech
Curiosity’nin SAM’ının arkasındaki ekip, bu işlemle 24 kaya örneğine baktı ve yakın zamanda kayda değer bir şey keşfetti. Numunelerin altısı yüksek C12 ila C13 oranları gösterdi. C12/C13 oranları için Dünya tabanlı bir referans standardı ile karşılaştırıldığında, bu altı bölgeden alınan numuneler binde 70’den fazla parça daha fazla C12 içeriyordu. Dünya’da karbonun %98.93’ü C12 Earth’tür ve C13 kalan %1.07’yi oluşturur.
Ulusal Bilimler Akademisi (PNAS) Bildirilerinde yayınlanan yeni bir çalışma bulguları sundu. Başlığı “Mars’taki Gale kraterinde gözlemlenen tükenmiş karbon izotop bileşimleri.Baş yazar, Penn State Üniversitesi’nde bir Merak bilimcisi olan Christopher House’dur.
Bu heyecan verici bir bulgu ve eğer bu sonuçlar Dünya’da elde edilmiş olsaydı, biyolojik bir sürecin C12 bolluğunu ürettiğinin sinyalini verirdi.
Antik Dünya’da yüzey bakterileri yan ürün olarak metan üretti. Onlar aranmaktadır metanojenler, ve onlar Archaea alanından prokaryotlardır. Metanojenler bugün Dünya’da, anoksik sulak alanlarda, geviş getirenlerin sindirim sistemlerinde ve kaplıcalar gibi aşırı ortamlarda hala mevcuttur.
Bu bakteriler, atmosfere giren ve ultraviyole ışıkla etkileşime giren metan üretir. Bu etkileşimler, Dünya yüzeyine yağan daha karmaşık moleküller üretir. Karbon imzalarıyla birlikte Dünya kayalarında korunurlar. Aynı şey Mars’ta da olmuş olabilir ve olsaydı, Curiosity’nin bulgularını açıklayabilirdi.
Ama bu Mars. Mars’ta yaşam arama tarihi bize bir şey söylüyorsa, bu kendimizi geçmek değildir.
Curiosity’nin Mars Laboratuvarı’ndaki Örnek Analizinin eski baş araştırmacısı Paul Mahaffy, “Mars’ta heyecan verici derecede ilginç şeyler buluyoruz, ancak yaşamı tanımladığımızı söylemek için gerçekten daha fazla kanıta ihtiyacımız var” dedi. “Yani, gördüğümüz karbon imzasına hayat olmasa da başka ne sebep olmuş olabileceğine bakıyoruz.”
Curiosity, bu 360 derecelik panoramayı 9 Ağustos 2018’de Vera Rubin Ridge’de çekti. Kredi: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Yazarlar makalelerinde şöyle yazıyorlar: 13C evrimleşmiş metanda gözlemlendi, ancak daha fazla araştırma yapılmadan tek bir açıklama kabul edilemez.”
Bunun gibi karbon imzalarını anlamanın zorluklarından biri, bizim sözde Dünya önyargımızdır. Bilim adamlarının atmosferik kimya ve ilgili şeyler hakkında bildiklerinin çoğu Dünya’ya dayanmaktadır. Bu nedenle, Mars’ta yeni tespit edilen bu karbon imzası söz konusu olduğunda, bilim adamları zihinlerini Mars’ta var olmayan yeni olasılıklara açık tutmayı zor bulabilirler. Mars’ta yaşam arayışının tarihi bize bunu anlatıyor.
Araştırmaya katılan Goddard astrobiyoloğu Jennifer L. Eigenbrode, “En zor şey, Dünya’yı bırakmak ve sahip olduğumuz önyargıyı bırakmak ve gerçekten Mars’taki kimya, fizik ve çevresel süreçlerin temellerine girmeye çalışmaktır” dedi. karbon çalışması. Daha önce, Eigenbrode, Mars yüzeyinde karbon içeren sayısız organik molekülün tespitinde uluslararası bir Merak bilim adamları ekibine liderlik etti.
Eigenbrode, “Zihnimizi açmamız ve kutunun dışında düşünmemiz gerekiyor,” dedi ve “bu makalenin yaptığı da bu.”
Araştırmacılar, makalelerindeki olağandışı karbon imzası için biyolojik olmayan iki açıklamaya dikkat çekiyor. Biri moleküler bulutları içerir.
Moleküler bulut hipotezi, Güneş Sistemimizin yüz milyonlarca yıl önce moleküler bir buluttan geçtiğini belirtir. Bu nadir bir olaydır, ancak yaklaşık her 100 milyon yılda bir gerçekleşir, bu nedenle bilim adamları bunu göz ardı edemez. Moleküler bulutlar öncelikle moleküler hidrojendir, ancak biri Gale Krateri’nde Curiosity tarafından tespit edilen daha hafif karbon türü açısından zengin olabilir. Bulut, Mars’ın dramatik bir şekilde soğumasına ve bu senaryoda buzullaşmaya neden olurdu. Soğuma ve buzullaşma, moleküler bulutlardaki daha hafif karbonun Mars’ın diğer karbonuyla karışmasını önleyecek ve yüksek C12 tortuları oluşturacaktı. Makale, “Buzul döneminde buzulların erimesi ve sonrasındaki buzun geri çekilmesinin yıldızlararası toz parçacıklarını buzul jeomorfolojik yüzeyinde bırakması gerektiğini” belirtiyor.
Curiosity, Vera Rubin Sırtı’nın tepesi gibi sırtların tepelerinde ve Gale Krateri’ndeki diğer yüksek noktalarda bazı yüksek C12 seviyelerini bulduğu için hipotez uyuyor. Çeşitli litolojilerden (çamurtaşı, kum ve kumtaşı) numuneler toplandı ve bugüne kadarki görev operasyonları boyunca geçici olarak yayıldı” dedi. Yine de moleküler bulut hipotezi, olası olmayan bir olaylar zinciridir.
NASA’nın Merak gezgini, uzak krater kenarı tarafından fonlanan Gale Krateri içindeki Sharp Dağı’nın tabanındaki Vera Rubin Sırtı’nı keşfederken, matkap ucu gökyüzüne dönük olarak robotik kolunu kaldırdı. Bu Navcam kamera mozaiği, 2 Ekim 2017’de Sol 1833’te çekilen ham görüntülerden dikildi ve renklendirildi. Kredi: NASA/JPL/Ken Kremer/kenkremer.com/Marco Di Lorenzo.
Diğer biyolojik olmayan hipotez, ultraviyole ışığı içerir. Mars’ın atmosferi %95’in üzerinde karbon dioksittir ve bu senaryoda, UV ışığı Mars’ın atmosferindeki karbon dioksit gazı ile etkileşime girerek yeni karbon içeren moleküller üretirdi. Moleküller Mars’ın yüzeyine yağacak ve oradaki kayanın bir parçası olacaktı. Bu hipotez, metanojenlerin Dünya’da dolaylı olarak C12 üretmesine benzer, ancak tamamen abiyotiktir.
Baş yazar Christopher House, “Üç açıklama da verilere uyuyor” dedi. “Onları ekarte etmek veya dışlamak için daha fazla veriye ihtiyacımız var.”
Çalışmadan elde edilen bu rakam, karbon imzasını açıklayabilecek üç hipotezi göstermektedir. Mavi, Mars’ın iç kısmından biyolojik olarak üretilen metanı gösterir ve fotolizden sonra 13C-tükenmiş organik materyalin birikmesini sağlar. Turuncu, bazıları kolayca kırılan kimyasal bağlarla organik malzeme olarak birikebilecek çeşitli atmosferik ürünlerle sonuçlanabilen UV ışığı yoluyla fotokimyasal reaksiyonları gösterir. Gri, moleküler bulut hipotezini gösterir. Kredi: House ve ark. 2022.
House, “Dünya’da, Mars’ta tespit ettiğimiz karbon sinyalini üretecek süreçler biyolojiktir” diye ekledi. “Aynı açıklamanın Mars için mi işe yaradığını yoksa Mars çok farklı olduğu için başka açıklamalar olup olmadığını anlamamız gerekiyor.”
Curiosity örneklerinin neredeyse yarısı beklenmedik şekilde yüksek C12 seviyelerine sahipti. Sadece Dünya’nın oranından daha yüksek değiller; bilim adamlarının Mars meteorlarında ve Mars atmosferinde bulduklarından daha yüksekler. Örnekler Gale Krateri’ndeki beş yerden geldi ve tüm konumların ortak bir yanı vardı: eski, iyi korunmuş yüzeylere sahipler.
Paul Mahaffy’nin dediği gibi, bulgular “cezbedici derecede ilginç”. Ancak bilim adamları hala Mars’ın karbon döngüsünü öğreniyorlar ve hala cahil olduğumuz çok şey var. Mars’ın karbon döngüsü hakkında Dünya’nın karbon döngüsüne dayalı varsayımlarda bulunmak cezbedici. Ancak karbon, Mars’ta henüz tahmin bile etmediğimiz şekillerde dönebilir. Bu karbon imzası yaşam için bir sinyal olsun ya da olmasın, Mars’ın karbon imzasını anlamak söz konusu olduğunda hala değerli bir bilgidir.
Washington DC’deki Carnegie Bilim Enstitüsü’nden bir Curiosity bilim adamı olan Andrew Steele, “Mars’taki karbon döngüsünü tanımlamak, yaşamın bu döngüye nasıl sığabileceğini anlamaya çalışmanın kesinlikle anahtarıdır” dedi ve “Bunu Dünya’da gerçekten başarılı bir şekilde yaptık. , ancak Mars için bu döngüyü tanımlamaya yeni başlıyoruz.”
Ancak Dünya’nın karbon döngüsüne dayanarak Mars hakkında sonuçlar çıkarmak kolay değil. Steele, “Dünya’da yaşamı içeren büyük bir karbon döngüsü parçası var ve yaşam nedeniyle, Dünya’da anlayamadığımız bir karbon döngüsü parçası var çünkü baktığımız her yerde, hayat.”
NASA’nın Azim gezicisi, Jezero Krateri’nde Mars’ta eski yaşam belirtileri arıyor. Curiosity’den elde edilen sonuçlar, Perseverance’ın örnekleme faaliyetlerini bilgilendirebilir. Kredi: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Curiosity hala Mars’ta çalışıyor ve bir süre daha çalışacak. Bu örneklerin anlamı, Mars’ın karbon döngüsünün daha iyi anlaşılmasıyla birlikte ileride yatıyor. Merak, karbon izotop konsantrasyonlarını ölçmek için daha fazla kaya örnekleyecektir. Sonuçların bunlara benzer olup olmadığını görmek için diğer iyi korunmuş antik yüzeylerden kaya numunesi alacak. İdeal olarak, başka bir metan gazıyla karşılaşacak ve onu örnekleyecekti, ancak bu olaylar tahmin edilemez ve buna hazırlanmanın bir yolu yok.
Her iki durumda da, bu sonuçlar Perseverance’ın Jezero Krateri’ndeki numune toplamasını bilgilendirmeye yardımcı olacaktır. Azim, benzer karbon sinyallerini doğrulayabilir ve hatta biyolojik olup olmadıklarını belirleyebilir.
Azim ayrıca Dünya’ya dönüş için örnekler topluyor. Bilim adamları bu örnekleri gezicinin yerleşik laboratuvarından daha etkili bir şekilde inceleyecekler, bu yüzden kim bilir ne öğreneceğiz.
Mars’taki eski yaşam umut verici bir ihtimal ama en azından şimdilik belirsiz.
Orijinal olarak yayınlandı Bugün Evren.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz.
Referans: Christopher H. House, Gregory M. Wong, Christopher R. Webster, Gregory J. Flesch, Heather B. Franz, Jennifer C. Stern, Alex Pavlov, Sushil K tarafından “Mars Gale kraterinde gözlemlenen tükenmiş karbon izotop bileşimleri” Atreya, Jennifer L. Eigenbrode, Alexis Gilbert, Amy E. Hofmann, Maëva Millan, Andrew Steele, Daniel P. Glavin, Charles A. Malespin ve Paul R. Mahaffy, 17 Ocak 2022, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
DOI: 10.1073/pnas.2115651119