Mitä hiilellä, raakaöljyllä ja tryffeleillä on yhteistä? Mene eteenpäin. Odotamme.
Vastaus on tiofeenit, molekyyli, joka käyttäytyy paljon kuin bentseeni. Raakaöljy, hiili ja tryffelit sisältävät kaikki tiofeenejä. Joten tee muutama muu aine. MSL Curiosity löysi tiofeenit Marsista, ja vaikka se ei vieläkään todista lopullisesti, että Mars isännöi kerran elämää, sen löytäminen on tärkeä virstanpylväs roverille. Varsinkin kun tryffelit ovat elossa, ja öljy ja hiili käyttivät tavallaan.
NASA: n Curiosity-verkkosivuston tarjous muistuttaa meitä roverin tehtävästä: ”Curiosity suunniteltiin arvioimaan, oliko Marsilla koskaan ympäristöä, joka pystyy tukemaan pieniä elämän muotoja, nimeltään mikrobit. Toisin sanoen, sen tehtävänä on määrittää planeetan "asettavuus". "
Pari tutkijaa Berliinin teknillisestä yliopistosta ajattelee, että Marsista löydetyt tiofeenit Curiosity voisivat olla merkki varhaisesta marssi-elämästä. Jos he ovat oikeassa, niin Mars oli samanaikaisesti asunut yksinkertaisten elämänmuotojen kautta. He ovat esittäneet havaintonsa uudessa lehdessä.
Pari ovat Dirk Schulze-Makuch ja Jacob Heinz. Schulze-Makuch on myös astrobiologi Washingtonin osavaltion yliopistossa. Heidän kirjoituksensa on nimeltään "Tiofeenit Marsilla: Biotinen vai Abiotinen alkuperä?" Se julkaistaan Astrobiology-lehdessä.
MSL Curiosity löysi tiofeenit Marsin sedimenteistä. Se on yksi harvoista Marsista löydetyistä mielenkiintoisista molekyyleistä, joilla voi olla bioottinen alkuperä. Tiofeenit voivat myös olla abioottisia alkuperää diageneesin kautta, mikä on fysikaalisia ja kemiallisia muutoksia, jotka tapahtuvat sedimenttien muuttuessa sedimenttikiveiksi.
Tiofeenien löytämiseksi Marsin sedimenteistä Curiosityn oli ensin lämmitettävä näyte yli 500 celsiusasteen. Sitten Curiosity tutki sitä SAM-välineellä (Sample Analysis at Mars). SAM analysoi näytteestä tulevat kaasut kaasukromatografia-massaspektrometrialla. SAM on oikeastaan kolme instrumenttia yhdessä ja he etsivät yhdessä orgaanisia kemikaaleja.
"Tunnistimme useita tiofeenien biologisia reittejä, jotka vaikuttavat todennäköisemmiltä kuin kemiallisilta, mutta tarvitsemme silti todisteita", Dirk Schulze-Makuch sanoi lehdistötiedotteessa. "Jos löydät maapallosta tiofeeniä, luulet niiden olevan biologisia, mutta tietenkin Marsilla, osoittaen, että sen on oltava hieman korkeampi."
Tiofeenien rakenne viittaa mahdolliseen bioottiseen alkuperään. Heillä on neljä hiiliatomia ja yksi rengas, joka on järjestetty renkaaseen, vetyatomeilla. Hiilivedyt ovat tärkeitä elementtejä orgaanisessa kemiassa, ja rikkiä sisältävät hiilivetymolekyylit ovat tärkeä osa orgaanisen kemian tutkimusta.
Tiofeenien lähteitä on ei-biologisia. Ne voidaan luoda meteori-iskuilla ja prosessilla, jota kutsutaan termokemialliseksi sulfaatin pelkistykseksi, jossa yhdisteet kuumennetaan yli 120 celsiusastetta (248 F).
Mutta kiinnostavimmat ovat tiofeenien biologiset lähteet. Kauhassa, ehkä noin 3 miljardia vuotta sitten, Mars oli paljon erilainen paikka. Siinä oli todennäköisesti lämmin ja märkä ympäristö, joka saattoi elää elämää. Nuo muinaiset bakteerit olisivat voineet helpottaa sulfaatin pelkistysprosessia biologisesti, mikä johti tiofeeneihin, jotka Curiosity havaitsi.
Teknologia siirtyy nopeasti. Uteliaisuus oli paljon edistyneempi kuin edeltäjänsä Henki ja Mahdollisuus. Se käyttää tekniikkaa, joka hajottaa suuret molekyylit pienemmiksi molekyyleiksi analysoitavaksi. Mutta kun seuraava Mars-rover, ESA: n ExoMars-operaatio, saapuu punaiselle planeetalle, se tuo vielä edistyneemmän tekniikan.
ExoMarsin MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) on ExoMarsin roverin johtava astrobiologinen instrumentti ja myös suurin instrumentti. Se on hiukan hienostunut kuin Curiosityn instrumentti, eikä se luota hajanaisuuteen molekyylien tutkimiseksi. MOMA antaa mahdollisuuden kerätä ja tutkia suurempia molekyylejä.
MOMA käyttää homokiraalisuuden käsitettä molekyylien tunnistamiseen joko bioottisina tai abioottisina, jota MSL Curiosity ei voi tehdä. Homokiraalisuus on aminohappojen ja sokerien ominaisuus. Monet elämän kannalta välttämättömistä orgaanisista molekyyleistä, mukaan lukien aminohapot ja sokerit, voivat olla sekä vasemman- että oikeakätisiä, nimeltään niiden kiraalisuus.
Maapallon elämässä 19 20: sta 20 aminohaposta on homokiraalisia ja vasenkätisiä, kun taas sokerit, jotka ovat osa RNA: ta ja DNA: ta, ovat homokiraalisia ja oikeakätisiä. Homokiraalisuus on välttämätöntä tehokkaalle aineenvaihdunnalle. Mutta samoissa laboratoriossa valmistetuissa kemikaaleissa on yhtä paljon vasemman- ja oikeakätisten tyyppejä. Perusajatus on, että jos löydämme homokiraalisia rakennuspalikoita elämästä, niillä on todennäköisesti biologinen lähde.
Isotooppisuhteet voivat myös erottaa samat atomit, joilla on joko bioottinen tai abioottinen alkuperä. Tämän tutkimuksen tekijät Schulze-Makuch ja Heinze ajattelevat, että joitain ExoMars-roverin tietoja tulisi käyttää etsimään myös hiilen ja rikkin isotooppeja. Erityisesti molempien kevyemmät isotoopit. He ajattelevat, että sieltä löytyy todennäköisimmin biologinen alkuperä.
"Organismit ovat" laiskoja ". Ne mieluummin käyttävät elementin kevyitä isotooppimuunnelmia, koska se maksaa heille vähemmän energiaa", Schulze-Makuch sanoi.
Elämänmuodoilla on taipumus muuttaa tasapainoa tuottamiensa elementtien kevyiden isotooppien ja raskaiden isotooppien välillä. Tämä suhde on erilainen kuin samojen elementtien suhde niiden rakennuspalikoissa. Se on Schulze Makuchin mukaan "ilmaisun merkki elämästä".
Keskustelu Marsin elämästä on jatkunut vuosikymmenien ajan. Kun Viking-laskijat olivat Marsilla vuonna 1976, he suorittivat ensimmäiset in-situ-mittaukset etsiessään orgaanisia yhdisteitä. Heidän löytämänsä asiat ovat edelleen jonkin verran kiistanalaisia, koska mikään laboratoriokokeilu ei ole pystynyt palauttamaan näitä tuloksia kokonaan. Tiedeyhteisössä uskotaan kuitenkin laajalti, että Viking-löydökset voidaan selittää abioottisilla lähteillä.
ExoMars-rover on seuraava askel ymmärtää muinaisen Marsin asuttavuutta. Sen kokeelliset tulokset voivat viedä meidät askeleen lähemmäksi tietämistä lopullisesti, jos Mars isännöi kerran elämää. Mutta valitettavasti se ei välttämättä johda meitä kaikkiin siihen johtopäätökseen.
"Kuten Carl Sagan sanoi" poikkeukselliset vaatimukset vaativat satunnaisia todisteita ", Schulze-Makuch sanoi. "Uskon, että todisteet todella edellyttävät, että lähetämme ihmiset todella sinne, ja astronautti katselee mikroskoopin läpi ja näkee liikkuvan mikrobin."
Lisää:
- Lehdistötiedote: Tutkimuksessa havaitaan Curiosity Roverin löytämät orgaaniset molekyylit, jotka ovat jo varhaisessa vaiheessa Marsissa
- Julkaistu tutkimus: Tiofeenit Marsilla: Bioottinen tai abioottinen alkuperä?
- Marsin orgaanisen molekyylianalysaattorin (MOMA) instrumentti: Orgaanisen materiaalin karakterisointi Marsin sedimenteissä
