Viime vuosikymmeninä käynnissä olevat tutkimuksemme Marsista ovat paljastaneet joitain erittäin kiehtovia asioita planeetasta. 1960 - luvulla ja 70 - luvun alkupuolella merimies koettimet paljastivat, että Mars oli kuiva, kylmä planeetta, jolla ei todennäköisesti ollut elämää. Mutta kun ymmärryksemme planeetasta on syventynyt, on tullut tiedossa, että Marsilla oli kerran lämpimämpi, märkä ympäristö, joka olisi voinut tukea elämää.
Tämä puolestaan on inspiroinut useita virkamatkoja, joiden tarkoituksena on ollut löytää todisteita tästä menneestä elämästä. Tämän haun avainkysymyksiä ovat kuitenkin mistä etsiä ja mitä etsiä? Kansasin yliopiston tutkijoiden johtamassa uudessa tutkimuksessa ryhmä kansainvälisiä tutkijoita suositteli tulevien operaatioiden etsimään vanadiinia. He väittävät, että tämä harvinainen elementti voisi osoittaa tietä kivettyneisiin todisteisiin elämästä.
Heidän tutkimuksensa nimeltään ”Vanadiumin kuvantaminen mikrofossiileissa: uusi potentiaalinen biosignatuuri” ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Astrobiology. Kansasin yliopiston geologian apulaisprofessorin Craig P. Marshallin johtamassa kansainvälisessä ryhmässä oli jäseniä Argonnen kansallisesta laboratoriosta, Saudi Aramcon geologisten teknisten palveluiden osastosta, Liegen yliopistosta ja Sydneyn yliopistosta.
On selvää, että merkkien löytäminen Marsin kaltaiselta planeetalta ei ole helppo tehtävä. Kuten Craig Marshall totesi Kansasin yliopiston lehdistötiedotteessa:
”Sinulla on työsi leikattu, jos tarkastellaan muinaista sedimenttikiviä mikrofossiileille täällä maan päällä - ja vielä enemmän Marsissa. Maapallolla kiviä on ollut täällä 3,5 miljardia vuotta, ja tektoniset törmäykset ja uudelleenjärjestelyt ovat asettaneet kiville paljon stressiä ja paineita. Nämä kivet voivat myös haudata, ja lämpötila nousee syvyydessä. ”
Marshall ja hänen kollegansa suosittelevat paperissaan NASAn kaltaisia virkamatkoja Mars 2020 rover, ESA: t ExoMars 2020 rover ja muut ehdotetut pinta-operaatiot voisivat yhdistää Raman-spektroskopian ja vanadiinin etsinnän löytääkseen todisteita fossiilisesta elämästä. Maapallolla tämä elementti on löytynyt raakaöljyistä, asfalteista ja mustista liuskeista, jotka ovat muodostuneet biologisen orgaanisen materiaalin hitaan hajoamisen myötä.
Lisäksi paleontologit ja astrobiologit ovat käyttäneet Marsilla jonkin aikaa Raman-spektroskopiaa - tekniikkaa, joka paljastaa näytteiden solukoostumuksia - etsimään elämän merkkejä. Tässä suhteessa vanadiinin lisääminen antaisi materiaalia, joka toimisi biosignatuurina vahvistamaan orgaanisen elämän olemassaolo tutkittavissa olevissa näytteissä. Kuten Marshall selitti:
"Ihmiset sanovat:" Jos se näyttää elämältä ja sillä on Raman-merkki hiilestä, niin meillä on elämä. Mutta tietenkin tiedämme, että muissa prosesseissa - kuten hydrotermisissä tuuletusaukkoissa - voidaan valmistaa hiilihapollisia materiaaleja, jotka ovat samanlaisia kuin miksi fossiileja, joilla on myös hiilisignaalia. Ihmiset myös tekevät keinotekoisesti upeita hiilirakenteita, jotka näyttävät mikrofossiileilta - täsmälleen samat. Joten olemme nyt tilanteessa, jossa on todella vaikea sanoa, onko elämä vain morfologiaan ja Raman-spektroskopiaan perustuva. "
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun Marshall ja hänen tekijänsä ovat kannattaneet vanadiinin käyttöä elämän merkien etsimiseen. Sellaisesta he esittivät Astrobiology Science Conference -konferenssissa vuonna 2015. Lisäksi Marshall ja hänen tiiminsä korostavat, että tämä tekniikka olisi mahdollista suorittaa välineillä, jotka ovat jo osa NASA: n Mars 2020 tehtävä.
Heidän ehdottamaansa menetelmään sisältyy myös uusi tekniikka, joka tunnetaan nimellä röntgenfluoresenssimikroskopia, jossa tarkastellaan alkuainekoostumusta. Tämän tekniikan testaamiseksi ryhmä tutki termisesti muutettuja orgaanisten seinämien mikrofossiileja, jotka olivat aikaisemmin orgaanisia materiaaleja (kutsuttiin akritarkeiksi). Tietojen perusteella he vahvistivat, että vanadiinijäämiä esiintyy mikrofossiileissa, jotka olivat kiistatta orgaanisia.
"Testasimme akritarkkeja tehdäkseen konseptin mikrofossiilissa, jossa ei ole varmuutta siitä, että tarkastelemme säilytettyä muinaista biologiaa", Marshall sanoi. ”Tämän mikrofossiilin ikä on mielestämme devonilainen. Nämä kaverit ovat vesimikro-organismeja - heidän ajatellaan olevan mikrolevä, eukaryoottinen solu, edistyneempi kuin bakteeri. Löysimme sinidiobakteerimateriaalista odottamasi vanadiinipitoisuuden. "
Heidän mukaansa nämä mikrokiinnittyneet elämän osat eivät todennäköisesti eroa kovinkaan sellaisesta elämästä, joka olisi voinut olla olemassa Marsilla miljardeja vuosia sitten. Muut tieteelliset tutkimukset ovat myös osoittaneet, että vanadiini on seurausta orgaanisista yhdisteistä (kuten klorofylli) elävistä organismeista, jotka käyvät läpi lämmön ja paineen aiheuttaman muutosprosessin (ts. Diageneettisen muutoksen).
Toisin sanoen sen jälkeen, kun elävät olennot kuolevat ja haudataan sedimenttiin, vanadiinia muodostuu jäänteensä seurauksena hautaamista yhä useampaan kalliokerrokseen - ts. Fossiilitumiseen. Tai, kuten Marshall selitti:
”Vanadium kompleksoituu klorofyylimolekyyliin. Klorofyllien keskipisteessä on tyypillisesti magnesiumia - hautaamisen aikana vanadiini korvaa magnesiumin. Klorofyylimolekyyli takertuu hiilipitoiseen materiaaliin, säilyttäen siten vanadiinin. Se on kuin jos autosi autotallissa on köysi, ja käärit se ennen kuin laitat sen pois, jotta pystyt purkamaan sen seuraavan kerran, kun tarvitset. Mutta ajan myötä autotallilattialla se takertuu, asiat takertuvat siihen. Vaikka ravistat tätä köyttä kovasti, asiat eivät tule ulos. Se on sekava sotku. Samoin jos tarkastelet hiilipitoista materiaalia, siellä on sotkuinen hiililevyjen sotku ja vanadiini on sekoitettu. "
Työtä tuki ARC International Research Grant (IREX) - joka tukee tutkimusta, jolla pyritään löytämään biosignaaleja solunulkoiseen elämään - Australian synkrotronin ja Advanced Photon Source -tuen lisätuella Argonnen kansallisessa laboratoriossa. Edelleen tulevaisuuteen Marshall ja hänen kollegansa toivovat tekevänsä lisätutkimuksia, joihin sisältyy Raman-spektroskopian käyttäminen hiilipitoisten materiaalien tutkimiseen.
Tällä hetkellä heidän tutkimuksensa on herättänyt kiinnostusta Euroopan avaruusjärjestön kiinnostaviin kohteisiin. Howell Edwards, joka tekee tutkimusta myös Raman-spektroskopian avulla (ja jonka työtä on tuettu ARC-apurahalla), kuuluu ESAn Mars Explorer -tiimiin, jossa hän vastaa ExoMars 2020 mönkijä. Mutta kuten Marshall ilmoitti, ryhmä toivoo myös, että NASA harkitsee tutkimustaan:
”Toivottavasti joku NASA: sta lukee paperin. Mielenkiintoista on, että tutkija, joka on avaruustunnistimen röntgenspektrometrin johtava tutkija, he kutsuvat sitä PIXL: ksi, oli hänen ensimmäinen jatko-opiskelija Macquarien yliopistosta, ennen hänen KU-aikojaan. Luulen, että lähetän hänelle sähköpostia ja sanon: "Tämä saattaa olla kiinnostava." "
Seuraavan vuosikymmenen odotetaan olevan erittäin suotuisa aika tutkimusmatkoihin Marsiin. Useat rovers tutkivat pintaa toivoen löytävänsä vaikeita todisteita elämästä. Nämä operaatiot auttavat myös tasoittamaan tietä NASA: n miehitetylle Mars-matkalle vuoteen 2030 mennessä, jolloin astronautit laskeutuvat Punaisen planeetan pinnalle ensimmäistä kertaa historiassa.
Jos todella nämä operaatiot löytävät todisteita elämästä, sillä on syvällinen vaikutus kaikkiin tuleviin Marsiin tehtäviin. Sillä on myös mittaamaton vaikutus ihmiskunnan näkemykseen itsestään, tietäen vihdoin, että miljardeja vuosia sitten elämää ei syntynyt pelkästään maapallolla!
