Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Ciekawość Sonda Mars widzi silną sygnaturę węgla w podłożu skalnym – może wskazywać na aktywność biologiczną

O ile wiemy, węgiel ma kluczowe znaczenie dla życia. Tak więc za każdym razem, gdy wykryjemy silny ślad węglowy gdzieś jak Mars, może to wskazywać na aktywność biologiczną.

Czy silny sygnał węglowy w skałach marsjańskich wskazuje na jakieś procesy biologiczne?

Każdy silny sygnał węglowy jest interesujący, gdy szukasz życia. Jest to wspólny składnik wszelkiego życia, jakie znamy. Istnieją jednak różne rodzaje węgla, a węgiel może gromadzić się w środowisku z innych powodów. Nie oznacza to automatycznie, że życie jest zaangażowane w ślad węglowy.

Atomy węgla zawsze mają sześć protonów, ale liczba neutronów może się różnić. Atomy węgla o różnej liczbie neutronów nazywane są izotopami. Naturalnie istnieją trzy izotopy węgla: C12 i C13, które są izotopami stabilnymi, oraz C14, które są radionuklidami. C12 zawiera sześć neutronów, C13 zawiera siedem neutronów, a C14 zawiera osiem neutronów.

Jeśli chodzi o izotopy węgla, życie woli C12. Używają go w fotosyntezie lub metabolizowaniu żywności. Powód jest stosunkowo prosty. C12 ma o jeden neutron mniej niż C13, co oznacza, że ​​gdy wiąże się z innymi atomami w cząsteczkach, tworzy mniej połączeń niż C13 w tej samej pozycji. Życie jest w zasadzie leniwe i zawsze będziesz dążyć do najłatwiejszego sposobu robienia rzeczy. C12 jest łatwiejszy w użyciu, ponieważ tworzy mniej wiązań niż C13. Łatwiej jest dostać się do C13, a życie nigdy nie idzie w trudną drogę, gdy dostępna jest łatwiejsza droga.

Curiosity ciężko pracuje w kraterze Mars’ Gale, szukając oznak życia. Wykopuje skały, pobiera sproszkowaną próbkę i umieszcza ją w laboratorium chemicznym na pokładzie. Laboratorium Ciekawości nazywa się SAM, co oznacza Analiza próbki na Marsie. Wewnątrz SAM łazik wykorzystuje pirolizę do wypalania próbki i przekształcania węgla w skale w metan. Pirolizę przeprowadza się w obojętnym przepływie helu, aby zapobiec zanieczyszczeniu procesu. Następnie bada gaz za pomocą instrumentu o nazwie przestrajalny spektrometr laserowy Aby poznać izotopy węgla obecne w metanie.

Analiza próbek NASA Curiosity Rover w narzędziu Mars (SAM)

Instrument do analizy próbek na Marsie nazywa się SAM. SAM składa się z trzech różnych instrumentów, które wyszukują i mierzą organiczne związki chemiczne i lekkie pierwiastki, które są potencjalnie ważnymi składnikami życia. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Zespół odpowiedzialny za system SAM Curiosity przyjrzał się 24 próbkom skał w tym procesie i niedawno odkrył coś godnego uwagi. Sześć próbek wykazało podwyższony poziom C12 do C13. W porównaniu z ziemskim wzorcem odniesienia dla stosunków C12/C13, próbki z tych sześciu miejsc zawierały ponad 70 części C12 na tysiąc. Na Ziemi 98,93% węgla to Ziemia C12, a C13 stanowi pozostałe 1,07%.

READ  Jak Thomas Pesquet świętował 14 lipca na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej?

Wyniki przedstawiono w nowym badaniu opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). jego tytuł „Zubożone składy izotopów węgla zaobserwowano w kraterze Gale na Marsie.Głównym autorem jest Christopher House, badacz ciekawostek z Penn State University.

To ekscytujące odkrycie, a gdyby te wyniki zostały uzyskane na Ziemi, wskazywałyby, że proces biologiczny wytworzył obfitość C12.

Na starożytnej Ziemi bakterie pelagiczne wytwarzały metan jako produkt uboczny. Nazywają się metanogeny, które są prokariotami z domeny Archaea. Metanogeny nadal znajdują się na Ziemi, na terenach podmokłych o niskiej zawartości tlenu, w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy oraz w trudnych warunkach, takich jak gorące źródła.

Bakterie te wytwarzają metan, który przedostaje się do atmosfery i reaguje ze światłem ultrafioletowym. Te interakcje wytwarzają bardziej złożone cząsteczki, które spadają na powierzchnię Ziemi. Zostały zachowane w ziemskich skałach wraz z ich śladem węglowym. To samo mogło wydarzyć się na Marsie, a gdyby tak się stało, mogłoby to wyjaśnić odkrycia Curiosity.

Ale to jest Mars. Jeśli historia poszukiwania życia na Marsie coś nam mówi, nie chodzi o to, że powinniśmy wyprzedzać samych siebie.

„Znajdujemy interesujące rzeczy na Marsie, ale naprawdę potrzebujemy więcej dowodów, aby stwierdzić, że zidentyfikowaliśmy życie” – powiedział Paul Mahaffey, były główny badacz analizujący próbki Curiosity w Mars Laboratory. „Więc patrzymy na to, co mogło być przyczyną sygnatury węglowej, którą widzimy, jeśli nie życia”.

Ciekawość bada tajemnicę

Curiosity wykonało to panoramiczne zdjęcie 360 ​​stopni 9 sierpnia 2018 roku w Vera Rubin Ridge. Źródło: NASA / JPL-Caltech / MSSS

W swoim artykule autorzy napisali: „Istnieje wiele prawdopodobnych wyjaśnień dla tych, którzy są nienormalnie uszczupleni”. 13C jest obserwowany w ewoluującym metanie, ale żadne pojedyncze wyjaśnienie nie może być przyjęte bez dalszych badań. „

Jedną z trudności w zrozumieniu takiego śladu węglowego jest tzw. Większość tego, co naukowcy wiedzą o chemii atmosfery i powiązanych rzeczach, opiera się na Ziemi. Więc jeśli chodzi o nowo odkrytą sygnaturę węglową na Marsie, naukowcom może być trudno utrzymać umysły otwarte na nowe możliwości, które mogą nie istnieć na Marsie. Mówi nam o tym historia poszukiwania życia na Marsie.

astrobiolog Goddard Jennifer L. Eigenbrod, który był zaangażowany w badanie węgla, powiedział. Wcześniej Eigenbrode kierował międzynarodowym zespołem naukowców z Curiosity w odkrywaniu niezliczonych cząsteczek organicznych – zawierających węgiel – na powierzchni Marsa.

READ  Naukowcy odkryli redukcję dwutlenku węgla poprzez redukcję fotoelektryczną

„Musimy otworzyć nasze umysły i myśleć nieszablonowo, i to właśnie robi ten artykuł” – powiedział Eigenbrod.

W swoim artykule naukowcy przytoczyli dwa niebiologiczne wyjaśnienia nietypowej sygnatury węglowej. Jednym z nich są chmury molekularne.

Hipoteza obłoku molekularnego mówi, że nasz Układ Słoneczny przeszedł przez obłok molekularny setki milionów lat temu. To rzadkie zdarzenie, ale zdarza się raz na 100 milionów lat, więc naukowcy nie mogą go wykluczyć. Obłoki molekularne to przede wszystkim wodór cząsteczkowy, ale jeden z nich może być bogaty w lżejszy rodzaj węgla Curiosity odkryty w kraterze Gale. Chmura mogła znacznie ochłodzić Marsa, powodując w tym scenariuszu zlodowacenie. Chłodzenie i oblodzenie uniemożliwiały mieszanie się lżejszego węgla w obłokach molekularnych z innym węglem Marsa, tworząc osady podwyższonego dwutlenku węgla. W artykule stwierdzono, że „topienie lodowców w okresie zlodowacenia i cofanie się lodu po nim powinno pozostawić cząstki pyłu międzygwiazdowego na powierzchni geomorfologicznej”.

Hipoteza pasuje, ponieważ Curiosity znalazł pewne wysokie poziomy C12 na szczytach grzbietów – takich jak Grań Vera Rubin – i innych wysokich punktach w kraterze Gale. Próbki zostały zebrane z „…różnych skał (iłowca, piasku i piaskowca) i zostały tymczasowo rozprowadzone podczas dotychczasowych operacji misji” – czytamy w artykule. Jednak hipoteza chmury molekularnej jest mało prawdopodobnym łańcuchem zdarzeń.

NASA Curiosity Rover na Vera Robin Ridge

Łazik NASA Curiosity unosi swoje ramię robota z wiertłem skierowanym w niebo, eksplorując grzbiet Vera Rubin u podstawy Mount Sharp wewnątrz krateru Gale – otoczonego odległym brzegiem krateru. Ta mozaika z kamery Navcam jest zszyta z surowych zdjęć zrobionych w Sol 1833, 2 października 2017 r. i została pokolorowana. Źródło: NASA/JPL/Ken Kramer/kenkremer.com/Marco DiLorenzo.

Inna niebiologiczna hipoteza dotyczy światła ultrafioletowego. Atmosfera marsjańska zawiera ponad 95% dwutlenku węgla iw tym scenariuszu światło UV może reagować z gazowym dwutlenkiem węgla w atmosferze marsjańskiej, powodując powstawanie nowych cząstek zawierających węgiel. Cząstki spadłyby na Marsa i stałyby się częścią tamtejszych skał. Ta hipoteza jest podobna do tego, w jaki sposób metanogeny pośrednio wytwarzają C12 na Ziemi, ale jest całkowicie abiotyczna.

„Wszystkie trzy wyjaśnienia pasują do danych” – powiedział główny autor Christopher House. „Po prostu potrzebujemy więcej danych, aby je wykluczyć lub wykluczyć”.

Charakterystyczne skały węglowe Marsa

Ta liczba z badania wyjaśnia trzy hipotezy, które mogą wyjaśniać sygnaturę węgla. Niebieski pokazuje biologicznie wytworzony metan z wnętrza Marsa, który po fotolizie wytrącił zubożoną materię organiczną o 13 °C. Pomarańczowy pokazuje reakcje fotochemiczne za pośrednictwem światła UV, które mogą prowadzić do powstania wielu produktów atmosferycznych, z których część może osadzać się jako materia organiczna z łatwymi do zerwania wiązaniami chemicznymi. Gray pokazuje hipotezę obłoku molekularnego. Źródło: House i in. 2022.

„Na Ziemi procesy, które wytwarzają sygnał węglowy, który wykrywamy na Marsie, są procesami biologicznymi” – dodał House. „Musimy zrozumieć, czy to samo wyjaśnienie działa na Marsa, czy też istnieją inne wyjaśnienia, ponieważ Mars jest zupełnie inny”.

READ  Badacze z Oksfordu twierdzą, że najstarsza woda na świecie znaleziona w Kanadzie pochodzi sprzed 1,6 miliarda lat

Około połowa próbek Curiosity zawierała nieoczekiwanie wysoki poziom C12. Nie tylko jest wyższy niż proporcja Ziemi; To więcej niż naukowcy odkryli w marsjańskich meteorytach i marsjańskiej atmosferze. Próbki pochodziły z pięciu miejsc w kraterze Gale, a wszystkie miejsca miały jedną wspólną cechę: miały dobrze zachowane starożytne dachy.

Jak powiedział Paul Mahaffy, wyniki są „imponująco intrygujące”. Ale naukowcy wciąż dowiadują się o obiegu węgla na Marsie, a my wciąż niewiele wiemy. Kuszące jest przyjęcie założeń dotyczących obiegu węgla na Marsie na podstawie obiegu węgla na Ziemi. Ale węgiel może krążyć po Marsie w sposób, którego jeszcze nie przewidzieliśmy. To, czy ta sygnatura węglowa jest ostatecznie oznaką życia, jest nadal cenną wiedzą, jeśli chodzi o zrozumienie sygnatury węglowej Marsa.

„Zdefiniowanie obiegu węgla na Marsie jest absolutnie kluczem do zrozumienia, jak życie może pasować do tego cyklu” – powiedział Andrew Steele, naukowiec zajmujący się ciekawością z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie. „Zrobiliśmy to z powodzeniem na Ziemi, ale dopiero zaczynamy definiować ten cykl dla Marsa”.

Ale nie jest łatwo wyciągnąć wnioski na temat Marsa na podstawie obiegu węgla na Ziemi. Steele wyjaśnił to, kiedy powiedział: „Jest duża część obiegu węgla na Ziemi, która obejmuje życie, a z powodu życia istnieje duża część obiegu węgla na Ziemi, której nie rozumiemy, ponieważ wszędzie, gdzie spojrzymy, jest życie ”.

Selfie wytrwałości w Rochette

Łazik Perseverance NASA poszukuje śladów starożytnego życia na Marsie w kraterze Jezero. Wyniki z Curiosity mogą informować o działaniach związanych z próbkowaniem trwałym. Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Curiosity nadal działa na Marsie i będzie przez jakiś czas. Znaczenie tych próbek, wraz z lepszym zrozumieniem obiegu węgla na Marsie, jest przed nami. Ciekawość pobierze więcej próbek skał do pomiaru stężenia izotopów węgla. Będzie pobierać próbki skał z innych starożytnych, dobrze zachowanych powierzchni, aby sprawdzić, czy wyniki są podobne do tych. Najlepiej byłoby, gdyby napotkał inną kolumnę metanu i pobrałby jej próbki, ale te zdarzenia są nieprzewidywalne i nie ma możliwości przygotowania się na jeden.

Tak czy inaczej, wyniki te pomogą w gromadzeniu próbek trwałości w kraterze Jezero. Wytrwałość może potwierdzić podobne sygnały węglowe, a nawet określić, czy są one biologiczne.

Perseverance zbiera również próbki, aby wrócić na Ziemię. Naukowcy będą badać te próbki bardziej aktywnie niż laboratorium na łaziku, więc kto wie, czego się nauczymy.

Pradawne życie na Marsie to kusząca możliwość, ale przynajmniej na razie nie jest to pewne.

Pierwotnie opublikowany w wszechświat dzisiaj.

Aby uzyskać więcej informacji na temat tych badań, zobacz:

Odniesienie: „Zubożone składy izotopów węgla obserwowane w kraterze Gale na Marsie” autorstwa Christophera H. . Atria, Jennifer L. Eigenbrod, Alexis Gilbert, Amy E. Hoffman, Maeva Milan, Andrew Steel, Daniel B. Glavin, Charles A. Malspin i Paul R. Mahaffey, 17 stycznia 2022 r., Materiały Narodowej Akademii Nauk.
DOI: 10.1073/pnas.2115651119