Tiistaina 16. joulukuuta 2014 NASA: n tutkijat, jotka osallistuivat Yhdysvaltojen geofysikaalisen liiton syksyn kokoukseen San Franciscossa, ilmoittivat orgaanisten yhdisteiden havaitsemisen Marsilla. Ilmoitus edustaa puuttuvan ”aineosan” löytämistä, joka on välttämätöntä Marsin elämän olemassaololle - nykyiselle tai nykyiselle -.
Ylimääräinen vaatimus vaati todellakin satunnaisia todisteita - tohtori Carl Saganin kuuluisan väitteen. Tutkijat, Mars Science Lab - Curiosity Rover -operaation jäsenet, työskentelivät 20 kuukauden ajan näytteiden ottamiseksi ja analysoimiseksi Marsin ilmakehän ja pinnanäytteistä päätelmien tekemiseksi. Ilmoitus johtuu kahdesta erillisestä orgaanisten aineiden havainnoista: 1) kymmenkertaiset piikit ilmakehän metaanitasoissa ja 2) poratut näytteet Cumberland-nimeltä kivestä, joka sisälsi monimutkaisia orgaanisia yhdisteitä.
Yksinkertaisimmista orgaanisista yhdisteistä metaani havaittiin käyttämällä näyteanalyysiä Mars-instrumentissa (SAM). Tämä on yksi kahdesta pienikokoisesta laboratorioinstrumentista, jotka on upotettu pienikokoisen autokokoisen kuljettimen Curiosity sisään. Hyvin pian Marsille laskeutumisen jälkeen tutkijat aloittivat SAM: n käytön ajoittain mitata Marsin ilmakehän kemiallista pitoisuutta. Monissa näytteissä metaanitaso oli hyvin alhainen, ~ 0,9 osaa miljardia kohti. Se kuitenkin yhtäkkiä muuttui ja kuten tutkijat totesivat lehdistötilaisuudessa, se oli “vau” -kohta, joka heidät hämmästyi. Metaanitasoissa havaittiin lyhyitä päivittäisiä piikkejä, keskimäärin 7 osaa miljardia kohden.
Metaanin havaitsemista Marsilla on väitetty vuosikymmenien ajan, mutta viime aikoina, vuosina 2003 ja 2004, riippumattomat tutkimusryhmät, jotka käyttivät herkkiä spektrometrejä maan päällä, havaitsivat metaanin Marsin ilmakehässä. Yksi ryhmä, jota johtaa katolisen yliopiston Vladimir Krasnopolsky ja toinen NASA Goddardin avaruuslentokeskuksen tohtori Michael Mumma, havaitsi metaanin laajat alueelliset ja ajalliset pitoisuudet jopa 30 osaa miljardia kohti. Tieteellinen yhteisö suhtautui näihin ilmoituksiin erittäin skeptisesti. Ja Curiosityn ensimmäiset ilmakehän mittaukset olivat negatiivisia. Kumpikaan ryhmä ei kuitenkaan tukenut vaatimuksiaan.
Kymmenenkertaisten piikkien äkillinen havaitseminen Gale-kraatterin metaanitasoissa ei ole ristiriidassa aiempien maapallon etämittausten kanssa. Kausiluonteiset korkeat pitoisuudet olivat alueilla, jotka eivät sisällä Gale-kraatteria, ja on edelleen mahdollista, että uteliaisuusmittaukset ovat luonteeltaan samanlaisia, mutta johtuvat jonkin verran vähemmän aktiivisesta prosessista kuin mitä on olemassa Dr. Mumman ryhmän määrittelemillä alueilla.
MSL-projektitieteilijä John Grotzingerin johtamat AGU: n NASA-tutkijat korostivat, että he eivät vielä tiedä miten metaani syntyy. Prosessi voi olla biologinen vai ei. On abioottisia kemiallisia prosesseja, jotka voivat tuottaa metaania. MSL SAM -havainnot olivat kuitenkin päivittäisiä piikkejä ja edustavat aktiivista todellista käynnissä olevaa prosessia punaisella planeetalla. Pelkästään tämä on erittäin mielenkiintoinen osa havaitsemista.
Ryhmä esitteli dioja kuvaamaan metaanin muodostumista. Metaanin taustatasojen ollessa tiedossa alhainen - 1 osa miljardia kohti - ulkoinen kosminen lähde, esimerkiksi mikrometeoroidit, jotka saapuvat ilmakehään ja vapauttavat orgaanisia aineita, jotka sitten auringonvalossa pelkistyvät metaaniksi, voitaisiin sulkea pois. Metaanilähteen on oltava paikallista alkuperää.
Tutkijat havainnollistivat kahta tuotantotapaa. Molemmissa tapauksissa on jonkin verran päivittäistä tai ainakin määräajoin tapahtuvaa aktiivisuutta, joka vapauttaa metaania Marsin pinnasta. Lähde voi olla biologinen, joka kerääntyy maanalaisiin kiviin ja sitten vapautuu yhtäkkiä. Tai abiotiokemia, kuten mineraalioliviinin ja veden välinen reaktio, voisi olla generaattori.
Ehdotettua ja havainnollistettua metaanin varastointimekanismia kutsutaan klatraatin varastona. Klatraatin varastointiin liittyy hilayhdisteitä, jotka voivat vangita molekyylejä, kuten metaania, joka voidaan myöhemmin vapauttaa klatraatin fysikaalisilla muutoksilla, kuten aurinkolämmitys tai mekaaniset rasitukset. NASA: n tutkijat ilmoittivat lehdistön Q & A: n kautta, että tällaiset klatraatit voitaisiin säilyttää miljoonia ja miljardeja vuosia maan alla.
Toinen orgaanisten aineiden löytö sisälsi monimutkaisempia yhdisteitä pintamateriaaleihin. Myös Marsiin saapumisen jälkeen Curiosity on hyödyntänyt poraustyökalua kivien sisäosien mittaamiseen. Grotzinger korosti, kuinka heti Marsin pinnalla oleva aine on kokenut säteilyn vaikutukset ja kaikkialla läsnä oleva maayhdiste perkloraattia vähentäen ja tuhoavan orgaanisia yhdisteitä sekä nyt että miljoonien vuosien ajan. Ei orgaanisten orgaanisten aineiden havaitseminen löysässä ja paljaassa pinta-aineessa ei ollut vähentänyt NASA: n tutkijoiden toiveita havaita orgaanisia aineita Marsin kallioissa.
Poraus suoritettiin useille valituille kiville ja lopulta Cumberland-niminen mutakivet paljasti orgaanisten yhdisteiden läsnäolon monimutkaisemmina kuin yksinkertainen metaani. Tutkijat korostivat, että mitä nämä orgaaniset yhdisteet ovat, on edelleen mysteeri, koska aktiivisessa kemiallisessa perkloraatissa on hämmentävä läsnäolo, joka voi hajottaa orgaaniset yhdisteet nopeasti yksinkertaisempiin muotoihin.
Orgaanisten aineiden havaitseminen Cumberlandin mutakivessä vaati poraustyökalun ja myös kauhan monipuolisen robottivarren näytteen toimittamiseksi SAM-laboratorioon analysoitavaksi. Metaanin havaitsemiseksi SAM: lla on imuventtiili ilmakehän näytteiden vastaanottamiseksi.
Dr. Grotzinger kuvasi, kuinka Cumberland valittiin näytteen lähteeksi. Kallioa kutsutaan mutakiveksi, joka on läpikäynyt prosessin, jota kutsutaan digenesisiksi - sedimenttien kallion muutoksiksi. Grotzinger korosti, että nesteet liikkuvat tällaisen kiven läpi digeenin aikana ja perkloraatti voi tuhota orgaaniset prosessissa. Tällainen voi olla tilanne monien Marsin pinnalla olevien muodonmuutoskivien kohdalla. Tutkijoiden paneeli osoitti vertailun SAM: n mittaamien kivinäytteiden välillä. Erityisesti kahta - rockista ”John Klein” ja Cumberlandin rockia - verrattiin. Entinen ei osoittanut orgaanisia aineita eikä muita näytteitä sisältäviä kiviä; mutta Cumberlandin poranäyte sen sisätiloista paljasti orgaanisia aineita.
Työn analysointi oli vaivalloista - palauttaa takaisin Saganin lausuntoon. Tutkijoiden paneeli ei voinut aliarvioida orgaanisten orgaanisten aineiden löytämisen merkitystä Marsilla, ja Grotzinger kutsui näitä kahta löytöä Mars Curiosity Roverin kestäväksi perintöksi. Lisäksi hän totesi, että löytö- ja analysointimenetelmät ohjaavat pitkälle välineiden valintaa ja käyttöä Mars 2020 -reittioperaation aikana.
Orgaanisten aineiden löytäminen täydentää välttämättömän joukon "ainesosia" Marsin nykyiseen tai nykyiseen elämään: 1) energialähde, 2) vesi ja 3) orgaaniset aineet. Nämä ovat elämän olemassaolon perusedellytykset sellaisena kuin me sen tunnemme. Elämänhaku Marsissa on vasta alkamassa, ja orgaanisten orgaanisten aineiden uudet löydöt eivät ole vielä selvä merkki elämän olemassaolosta tai olemassaolosta nykyään. Siitä huolimatta tohtori Jim Green, tutustuttava tutkijaryhmään, ja tohtori Grotzinger korostivat näiden löytöjen laajuutta ja sitä, kuinka ne on sidottu NASA Mars -ohjelman tavoitteisiin - etenkin nyt painottaen ihmisten lähettämistä Marsiin. Mars Curiosity -reittiä kohti matka Sharpin vuoren rinteillä jatkuu ja nyt entistä vakaammin ja jatkamalla Cumberlandin kaltaisten kivien etsimistä.
Viitteet:
