Tisdagen den 16 december 2014 meddelade NASA-forskare som deltog i American Geophysical Union Fall Meeting i San Francisco detektering av organiska föreningar på Mars. Tillkännagivandet representerar upptäckten av den saknade "ingrediensen" som är nödvändig för existensen - tidigare eller nuvarande - av livet på Mars.
Det extraordinära påståendet krävde faktiskt extraordinära bevis - den berömda påståendet från Dr. Carl Sagan. Forskarna, medlemmar av Mars Science Lab - Curiosity Rover-mission, arbetade under en period av 20 månader för att ta prov och analysera Martian atmosfäriska och ytprover för att komma fram till sina slutsatser. Tillkännagivandet härrör från två separata upptäckter av organiska ämnen: 1) tiofaldiga spikar i atmosfäriska metanivåer, och 2) borrprover från en sten som heter Cumberland som inkluderade komplexa organiska föreningar.
Metan, av de enklaste organiska föreningarna, detekterades med användning av provanalys vid Mars-instrumentet (SAM). Detta är ett av två kompakta laboratorieinstrument inbäddade i den kompakta bilstorleken, Curiosity. Mycket snart efter landning på Mars började forskarna använda SAM för att regelbundet mäta det kemiska innehållet i den Martiska atmosfären. Under många prover var metanivån mycket låg, ~ 0,9 delar per miljard. Men det förändrades plötsligt, och som forskare uttalade på presskonferensen var det ett "wow-ögonblick" som gjorde dem förvånade. Kort dagliga toppar i metannivåer i genomsnitt 7 delar per miljard upptäcktes.
Detektering av metan vid Mars har hävdats i årtionden, men senare, 2003 och 2004, upptäckte oberoende forskargrupper som använde känsliga spektrometrar på jorden metan i Mars atmosfär. En grupp ledd av Vladimir Krasnopolsky från det katolska universitetet, och en annan ledd av Dr. Michael Mumma från NASA Goddard Space Flight Center upptäckte breda regionala och temporära nivåer av metan så hög som 30 delar per miljard. Dessa tillkännagivanden mötte en avsevärd skepsis från det vetenskapliga samfundet. Och de första atmosfäriska mätningarna av Curiosity var negativa. Ingen av de båda grupperna stöds dock från sina påståenden.
Den plötsliga upptäckten av tiofaldiga toppar i metanivåer i Gale-krater är inte i strid med de tidigare fjärrmätningarna från jorden. De höga säsongskoncentrationerna var i regioner som inte inkluderar Gale Crater, och det är fortfarande möjligt att nyfikenhetsmätningarna är av liknande karaktär men på grund av en mindre aktiv process än som finns i de regioner som identifierats av Dr. Mummas team.
NASA-forskarna vid AGU under ledning av MSL-projektforskaren Dr. John Grotzinger betonade att de ännu inte vet hur metan genereras. Processen kan vara biologisk eller inte. Det finns abiotiska kemiska processer som kan producera metan. Men MSL SAM-upptäckterna var dagliga spikar och representerar en aktiv verklig pågående process på den röda planeten. Enbart detta är en mycket spännande aspekt av upptäckten.
Teamet presenterade bilder för att beskriva hur metan kunde genereras. Med de kända låga bakgrundsnivåerna av metan vid ~ 1 del per miljard kan en extern kosmisk källa, till exempel mikro-meteoroider som kommer in i atmosfären och släppa ut organiska ämnen som sedan reduceras av solljus till metan, kunna uteslutas. Metankällan måste vara av lokalt ursprung.
Forskarna illustrerade två produktionsmedel. I båda fallen finns det en viss daglig - eller åtminstone periodisk - aktivitet som frigör metan från Mars. Källan kan vara biologisk som ackumuleras i bergarter under jord och sedan plötsligt frigörs. Eller en abiotisk kemi, såsom en reaktion mellan mineralolivin och vatten, kan vara generatorn.
Underlagringslagringsmekanismen för metan som föreslagits och illustreras kallas clathrate-lagring. Clathrate-lagring involverar gitterföreningar som kan fånga molekyler som metan som därefter kan frisättas genom fysiska förändringar i klatratet, såsom solvärme eller mekaniska spänningar. Genom pressfrågor och upplysningar uppgav NASA-forskarna att sådana klatrater kunde bevaras under miljoner och miljarder år under jord.
Den andra upptäckten av organiska material involverade mer komplexa föreningar i ytmaterial. Sedan han anlände till Mars har Curiosity använt ett borrverktyg för att undersöka stenens inre. Grotzinger betonade hur material omedelbart vid ytan av Mars har upplevt effekterna av strålning och den allestädes närvarande jordföreningen perklorat som reducerar och förstör organiska material nu och över miljoner år. Upptäckten av inga organiska ämnen i löst och exponerat ytmaterial hade inte minskat NASA-forskarnas förhoppningar om att upptäcka organiska ämnen i Mars bergarter.
Borrning utfördes på flera utvalda bergarter och det var slutligen en lerrock som heter Cumberland som avslöjade närvaron av organiska föreningar mer komplexa än enkel metan. Forskarna betonade att exakt dessa organiska föreningar förblir ett mysterium på grund av den förvirrande närvaron av det aktiva kemiska perkloratet som snabbt kan nedbryta organiska ämnen till enklare former.
Upptäckten av organiska ämnen i lerrocken Cumberland krävde borrverktyget och även skopan på den mångfacetterade robotarmen för att leverera provet i SAM-laboratoriet för analys. För att detektera metan har SAM en inloppsventil för att ta emot atmosfärprover.
Dr. Grotzinger beskrev hur Cumberland valdes som provkälla. Stenen kallas en lera sten som har genomgått en process som kallas digenes - metamorfos av sediment till sten. Grotzinger betonade att vätskor kommer att röra sig genom sådan sten under digenes och perklorat kan förstöra organiska material i processen. Sådant kan vara fallet för många metamorfe stenar på Marsytan. Panelen med forskare visade en jämförelse mellan stenprov uppmätta med SAM. Två i synnerhet - från rocken "John Klein" och Cumberland-rocken - jämfördes. Den förra visade inga organiska ämnen såväl som andra stenar som togs in; men Cumberlands borrprov från dess inre avslöjade organiska.
Analysen av arbetet var omsorgsfullt - tillbaka till Sagan-uttalandet. Vikten av att upptäcka organiska ämnen på Mars kunde inte underskattas av forskarepanelen och Grotzinger kallade dessa två upptäckter som den variga arven från Mars Curiosity Rover. Vidare förklarade han att upptäckts- och analysmetoderna kommer att gå långt för att vägleda valet av instrument och deras användning under Mars 2020-roveruppdraget.
Upptäckten av organiska material kompletterar den nödvändiga uppsättningen "ingredienser" för tidigare eller nuvarande liv på Mars: 1) en energikälla, 2) vatten och 3) organiska ämnen. Dessa är de grundläggande kraven för livets existens som vi känner till det. Sökandet efter liv på Mars börjar fortfarande och de nya upptäckterna av organiska ämnen är fortfarande inte ett tydligt tecken på att livet fanns eller finns i dag. Trots detta betonade Dr. Jim Green, som introducerade forskarepanelen, och Dr. Grotzinger båda storleken på dessa upptäckter och hur de är knutna till målen för NASA Mars-programmet - särskilt nu med tonvikt på att skicka människor till Mars. För Mars Curiosity-rover fortsätter resan uppför sluttningarna av Mount Sharp och nu med större allvar och en fortsatt sökning efter stenar som liknar Cumberland.
referenser:
