"Jesteśmy na dobrej drodze". Cząsteczki organiczne odkryte na Marsie

Cząsteczki organiczne - związki aromatyczne, alifatyczne i tiofeny - wykryto w próbkach wywierconych w skałach w kraterze Gale. Naukowcy zbadali mułowce, czyli skały osadowe będące scementowanym mułem. Próbki pobrano u podstawy formacji Murray na obszarze Pahrump Hills (wzgórza Pahrump), której wiek szacuje się na około 3,5 miliarda lat.

Wyników tych dostarczyła amerykańska misja Curiosity - bezzałogowego łazika marsjańskiego, którego celem jest właśnie poszukiwanie cząsteczek organicznych na Czerwonej Planecie. Poszukiwania te wspomaga specjalny zestaw instrumentów Sample Analysis at Mars (SAM), który znajduje się w łaziku.

Próbki pobrane z wierceń w skałach były analizowane w pokładowym laboratorium łazika. Rozgrzewano je do temperatury około 860 stopni Celsjusza w tempie około 35 stopni na minutę. W gazie wydzielanym w trakcie pirolizy udało się wykryć związki aromatyczne, alifatyczne i tiofeny, uwalniane w wysokich temperaturach (od 500 do 820 stopni Celsjusza). Tiofeny udało się dodatkowo wykryć przy pomocy chromatografii gazowej ze spektrometrią masową. Ustalono też, że węgiel organiczny występuje prawdopodobnie w formie makromolekuł zawierających 5 procent węgla w organicznych związkach siarki.

Wyniki badań na łamach "Science" (w artykule pod tytułem "Organiczna materia zachowana w liczących 3 miliardy lat mułowcach w kraterze Gale na Marsie") przedstawiła grupa badawcza, którą kieruje Jennifer L. Eigenbrode z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt (Maryland, USA).

Detekcja tych związków organicznych pozwala sądzić, że przetrwaniu materii organicznej pomogło siarkowanie, które polega na nasycaniu wierzchniej warstwy siarką - sugerują autorzy badania. W ten sposób zwiększa się jej odporność na ścieranie. Taki proces wykorzystuje się na przykład przy tworzeniu narzędzi skrawających.

"Związki organiczne" - tak chemicy nazywają związki zawierające węgiel. Wyjątkami są te najprostsze, które zalicza się do grupy nieorganicznych: tlenek węgla, dwutlenek węgla, cyjanowodór, kwas węglowy, węglany, wodorowęglany i kilka innych. Związkami organicznymi są więc na przykład alkohole, aminokwasy czy węglowodory.

Badacze od dawna szukają na Marsie materii organicznej. Na przykład już w 1976 roku dwa amerykańskie lądowniki Viking 1 i Viking 2 poszukiwały takich związków w atmosferze i na powierzchni tej planety. Jednak wtedy nie wykryto cząsteczek organicznych - co było zaskakujące, bo raczej się ich spodziewano, gdyż generalnie związki organiczne występują w kosmosie i mogły zostać dostarczone na powierzchnię na przykład przez uderzenia komet lub planetoid. Innym źródłem takich związków mogą być organizmy żywe, o ile kiedyś w ogóle występowały na Marsie. Na przykład życie ziemskie wytwarza skomplikowane cząsteczki organiczne, takie jak węglowodory, lipidy, białka i kwasy nukleinowe, które z kolei składają się z prostszych związków organicznych - między innymi cukrów czy aminokwasów.

Z powierzchni Marsa związki organiczne mogły zniknąć na przykład z powodu promieniowania ultrafioletowego, utleniania i innych procesów. Gdyby tak się jednak stało, naukowcy powinni mieć możliwość wykrycia produktów pozostałych z rozpadu cząsteczek organicznych. Co więcej, takie związki mogły zachować się w siarczanach lub minerałach ilastych, których struktura krystaliczna może pełnić rolę ochronną dla molekuł organicznych przed niszczącym wpływem otoczenia.

W 2015 roku pierwsze wyniki badań z laboratorium SAM na pokładzie Curiosity wskazywały, że cząsteczki organiczne jednak na Marsie występują. Pomiary były jednak mocno zaburzone przez sole nadchloranowe występujące w marsjańskim regolicie. Cząsteczki tych soli rozpadają się przy podgrzaniu do temperatury 200 stopni Celsjusza, a następnie tlen i chlor reagują z molekułami organicznymi. Aby uniknąć tego zaburzającego wpływu, w najnowszych badaniach naukowcy analizowali tylko gazy uwalniane w dużo wyższych temperaturach.

W drugiej publikacji, zawartej w tym samym numerze "Science", naukowcy informują o wynikach innych badań, dotyczących metanu - najprostszej cząsteczki organicznej w marsjańskiej atmosferze.

Naukowcy z grupy Christophera Webstera z Jet Propulsion Laboratory przeanalizowali pomiary z trzech marsjańskich lat (55 ziemskich miesięcy) i wykazali nie tylko to, iż metan tam występuje, ale dodatkowo przeanalizowali jego zmienność sezonową w atmosferze. Okazało się, że ilość metanu zmienia się od 0,24 do 0,6 części na miliard, a pod koniec lata na półkuli północnej (koniec zimy na półkuli południowej) występują maksima.

Autorzy publikacji sugerują, że gaz ten uwalniany jest okresowo z jakiegoś dużego, podpowierzchniowego rezerwuaru zawierającego tak zwane klatraty (oparte na wodzie kryształy), w których metan jest uwięziony. Lokalizacji takowego zbiornika dotychczas jednak nie wykryto.

Dowody na występowanie cząsteczek organicznych mają konsekwencje dla rozważań na temat istnienia życia w historii Marsa. Wcześniejsze badania przy pomocy łazika Curiosity pokazały na przykład, że 3,5 miliarda lat temu na obszarze krateru Gale panowały warunki porównywalne do wczesnego etapu historii Ziemi, gdy na naszej planecie powstawało życie. Czyli ten teren na Marsie mógł być również zdatny do rozwoju życia.

- Dzięki tym nowym odkryciom Mars mówi nam, abyśmy pozostali na tym kursie i poszukiwali dowodów życia - powiedział Thomas Zurbuchen, zarządca w Naukowym Dyrektoriacie Misyjnym głównej siedziby NASA w Waszyngtonie. - Jestem przekonany, że nasze bieżące i zaplanowane misje pozwolą ujawnić jeszcze więcej zapierających dech w piersiach odkryć na Czerwonej Planecie - dodał.

- Czy na Marsie są ślady życia? - spytał Michael Meyer, główny naukowiec w Kwaterze Głównej NASA. - Nie wiemy, ale te wyniki mówią nam, że jesteśmy na dobrej drodze - wyjaśnił.

Posłuchaj rozmowy z ekspertem na temat odkrycia:

Autor: amm/aw / Źródło: PAP, NASA