Mars. Kuvan luotto: NASA Klikkaa suuremmaksi
Valmistavatko mikrobit Marsista löydettyä metaania, vai onko hiilivetykaasu peräisin geologisista prosesseista? Se on kysymys, johon kaikki haluavat vastata, mutta kukaan ei voi. Mitä tarvitaan tuomariston vakuuttamiseen?
Monet asiantuntijat kertoivat Astrobiology Magazine -lehdelle, että paras tapa arvioida, onko metaanilla biologista alkuperää, on tarkastella hiilen-12 (C-12) ja hiili-13 (C-13) -suhdetta molekyyleissä. Elävät organismit ottavat mieluiten käyttöön kevyemmät C-12-isotoopit kokoontuessaan metaania, ja tämä kemiallinen allekirjoitus säilyy, kunnes molekyyli tuhoutuu.
"Metaanin alkuperä voidaan erottaa riippumatta siitä, onko biogeeninen vai ei, käyttämällä vakaita isotooppimittauksia", kertoo Toronto-yliopiston isotooppikemikko Barbara Sherwood Lollar.
Mutta isotooppisignaalit ovat hienoisia, ja niiden suorittavat parhaiten tarkat spektrometrit, jotka on sijoitettu Marsin pintaan eikä kiertävälle avaruusaluksen kiertoradalle.
Ja siinä on komplikaatioita. Yksi asia, keskimääräinen marsilaisen metaanitaso, joka on 10 osaa miljardia kohden (ppb), voi olla liian heikko tarkan isotoopin mittaamiseksi, jopa Marsille asetetulle spektroskoopille. Myös pelkästään metaanin C-12: n ja C-13: n suhde ei ole aina elämän todiste. Esimerkiksi ”Lost City” -hydroterminen ilmauskenttä Atlantin valtamerellä ei osoittanut selvää isotooppien allekirjoitusta, sanoo Penn State Universityn maa- ja mineraalitieteen professori James Kasting.
"Metaani ei ole niin voimakkaasti fraktioitu, mutta he ajattelevat silti olevan biologinen", Kasting sanoo. ”Lost Cityssä et voi selvittää, onko se isotooppien biologinen vai ei. Kuinka aiomme selvittää tämän Marsilla? ”
Laajentamalla hakua vastaa Sherwood Lollar. Pelkän hiilen mittaamisen sijasta hän ehdottaa vetyisotooppien mittaamista, koska biologiset järjestelmät myös mieluummin vetyä (H) kuin raskaampaa deuteriumia (2H).
Toinen lähestymistapa tarkastelee pidempiä, raskaampia hiilivetyjä - etaania, propaania ja butaania -, jotka liittyvät metaaniin ja jotka esiintyvät joskus biogeenisen tai abiogeenisen metaanin yhteydessä. Sherwood Lollar havaitsi nämä hiilivedyt tutkiessaan abiogeenistä metaania, joka oli juuttunut huokosiin vanhoihin Kanadan kilven muinaisiin kiviin, Precambrian muinaisen kivin suureen esiintymään. "Kun vesi jää loukkuun erittäin, erittäin pitkien ajanjaksojen aikana", hän sanoo, että veden ja kiven välinen abiogeeninen reaktio tekee metaanista, etaanista, propaanista ja butaanista.
Jos pidemmän ketjun abiogeenisiä hiilivetyjä havaitaan koskaan marsia-ilmakehässä, miten voisimme erottaa ne samanlaisista hiilivedyistä, jotka ovat kerogeenin hajoamistuotteita, jotka ovat jäännös elävien aineiden hajoamisesta? Vastaus, Sherwood Lollar toistaa, löytyi isotoopeista. Abiogeeniset hiilivetyketjut sisältäisivät suuremman osan raskaampia isotooppeja kuin hiilivetyketjut, jotka johtuvat kerogeenin hajoamisesta.
"Tulevissa Marsiin tehtävissä suunnitellaan korkeampien hiilivetyjen ja metaanin läsnäoloa", Sherwood Lollar sanoo. "Jos tämä isotooppikuvio voidaan tunnistaa esimerkiksi marsimetaanissa ja etaanissa, niin tämäntyyppiset tiedot voivat auttaa ratkaisemaan abiogeeninen versio biogeeniseen alkuperään."
Isotoopit esiintyvät näkyvästi useissa tulevissa avaruusoperaatioissa, jotka voivat lievittää kasvavaa jatoa metaanimysterta koskevan näytön todistusta:
* Phoenix-laskulaite, jonka on tarkoitus käynnistää elokuussa 2007, menee jäärikkaalle alueelle lähellä pohjoisnapaa ja "kaivaa likaa ja analysoi lian yhdessä jään kanssa", sanoo William Boynton Arizonan yliopistosta. kuka johtaa tehtävää. Landerin massaspektrometri mittaa maaperän loukkuun jääneen metaanin isotooppeja, jos pitoisuus on riittävä. "Emme voi mitata isotooppisuhdetta [ilmakehässä], koska se ei ole tarpeeksi korkea pitoisuus", Boynton sanoo.
* Mars Science Laboratory, jonka on tarkoitus käynnistää joskus vuosien 2009 ja 2011 välillä, on 3000 kilogramman kuusipyöräinen rover, joka on täynnä tieteellisiä instrumentteja. Viritettävä laserspektrometri ja massaspektrometrin kaasukromatografi voivat kyetä molemmat ferroimaan hiilen ja muiden elementtien isotooppisuhteet.
* Beagle 3: lla, joka on Britannian kadonneen avaruuden Beagle 2: n seuraaja, voi olla parannettu massaspektrometri, joka pystyy mittaamaan hiili-isotooppisuhteita, mutta projekti on vielä hyväksymättä. Alus käynnistyi ainakin vuonna 2009.
Näistä käynnistyspäivämääristä lähtien on selvää, että tuomariston, jonka on tehtävä, on pysyttävä erotettuna vuosia, kunnes tieteellisessä oikeussalissa on saatavana kovia tietoja Marsin metaanilähteistä. Tässä vaiheessa on kohtuullista sanoa, että monet asiantuntijat todistavat suhtautuvansa biogeenisen lähteen mahdollisuuteen melko vakavasti. Esimerkiksi Vladimir Krasnopolsky, joka johti ryhmää, joka löysi metaania planeetalta, sanoo: "Bakteerit ovat mielestäni uskottavia metaanilähteitä Marsilla, todennäköisin lähde." Mutta hän odottaa mikrobien löytävän oaaseihin, ”koska Marsin olosuhteet ovat hyvin vihamielisiä elämälle. Mielestäni näitä bakteereja voi esiintyä joissakin paikoissa, joissa olosuhteet ovat lämpimiä ja märkiä. "
Tämä havainto viittaa mahdolliseen win-win-tilanteeseen niille, jotka haluavat löytää elämää Marsista, kertoo Timothy Kral Arkansasin yliopistosta, joka kasvattaa metaanigeenejä elääkseen. Jos asteroidit ja komeetat eivät todennäköisesti toimita metaania Marsiin, kuten laskelmat viittaavat, niin joko metaania tuottavien organismien on asuttava maan alla, tai on paikka, jossa se on tarpeeksi lämmin abiogeenisen muodostumisen aikaansaamiseksi.
"Vaikka se ei ole osoitus elämästä suoraan, se on osoitus lämpenemisestä", Kral sanoo. Näissä olosuhteissa "organismeilla on lämpöä, energiaa kasvaa."
Paljon on muuttunut viimeisen vuoden aikana. Kral, joka on viettänyt kymmenkunta vuotta kasvattamalla metanogeenejä simuloidussa marsilaisessa ympäristössä, sanoo: ”Ennen viime vuotta, kun ihmiset kysyivät, ajattelikoinkin, että Marsilla on elämää, nauraisin. En olisi tässä liiketoiminnassa, jos en usko sen olevan mahdollista, mutta mistään elämästä ei ollut todellista näyttöä. Sitten yhtäkkiä, viime vuonna, he löysivät metaania ilmakehästä, ja meillä on yhtäkkiä pala todellista tieteellistä näyttöä sanomasta, että on mahdollista ”, että Mars on toinen elävä planeetta.
Alkuperäinen lähde: NASA Astrobiology
