Möjligheten att liv kan existera på Mars har fångat fantasin hos forskare, forskare och författare i över ett sekel. Ända sedan Giovanni Schiaparelli (och senare Percival Lowell) upptäckte vad de trodde var ”Martian Canals” på 1800-talet, har människor drömt om att en dag skicka utsändare till den röda planeten i hopp om att hitta en civilisation och träffa de infödda Martiansna.
Medan Sjöman och Viking program på 1960- och 70-talet förstörde uppfattningen om en martisk civilisation, flera bevislinjer har sedan framkommit som indikerar hur livet en gång kunde ha funnits på Mars. Tack vare en ny studie, som indikerar att Mars kan ha tillräckligt med syregas låst fast under sin yta för att stödja aeroba organismer, kan teorin att livet skulle kunna fortfarande finns det har fått ett nytt uppsving.
Studien, som nyligen dök upp i tidskriften Naturgeovetenskap, leddes av Vlada Stamenkovic, en jord- och planetforskare och en teoretisk fysiker från NASAs Jet Propulsion Laboratory. Han förenades av flera medlemmar av JPL och Division of Geological and Planetary Sciences vid California Institute of Technology (Caltech).
För att uttrycka det enkelt, har den möjliga roll som syrgas kunde ha spelat på Mars historiskt sett varit uppmärksam. Detta beror på att syre utgör en mycket liten andel av Mars-atmosfären, som främst består av koldioxid och metan. Geokemiska bevis från Martiska meteoriter och manganrika stenar på dess yta har emellertid visat en hög grad av oxidation.
Detta kunde ha varit ett resultat av vatten som funnits på Mars tidigare, vilket skulle tyda på att syre spelade en roll i den kemiska väderutvecklingen i Marsskorpan. För att utforska denna möjlighet övervägde Stamenkovi och hans team två bevis som samlats in av Nyfikenhet rover. Den första var kemiska bevis från Curiositys Chemistry and Mineralogy (CheMin) instrument, som bekräftade de höga nivåerna av oxidation i prover av Martian rock.
För det andra konsulterade de bevis som erhållits av Mars Express ' Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS) instrument, vilket indikerade närvaron av vatten under Mars södra polära region. Med hjälp av dessa uppgifter började teamet att beräkna hur mycket syre som skulle kunna existera i briny depositioner under jord och om detta skulle räcka för att upprätthålla aeroba organismer.
De började med att utveckla ett omfattande termodynamiskt ramverk för att beräkna lösligheten av O² i flytande saltlösningar (saltvatten och andra lösliga mineraler) under Marsförhållanden. För dessa beräkningar antog de att tillgången på O² var Mars 'atmosfär, som skulle kunna komma i kontakt med ytor och underjordiska miljöer - och därmed överförbara.
Därefter kombinerade de denna löslighetsram till en Mars allmänna cirkulationsmodell (GCM) för att bestämma den årliga hastigheten vid vilken O² skulle upplösas i saltlösningar - vilket möjliggör lokala tryck- och temperaturförhållanden på Mars idag. Detta gjorde det möjligt för dem att omedelbart upptäcka vilka regioner som troligtvis skulle upprätthålla höga nivåer av O²-löslighet.
Slutligen beräknade de historiska och framtida förändringar i Mars: s snedställdhet för att bestämma hur distributionen av aeroba miljöer utvecklats under de senaste 20 miljoner åren och hur de kan förändras under de kommande 10 miljoner. Från detta fann de att även i värsta fall var det tillräckligt med syre i Martian bergarter och underjordiska reservoarer för att stödja aeroba mikrobiella organismer. Som Stamenkovic berättade för Space Magazine:
”Vårt resultat är att syre kan upplösas i olika saltlösningar under moderna Mars-förhållanden i koncentrationer som är mycket större än aeroba mikrober behöver för andning. Vi kan ännu inte lämna uttalanden relaterade till grundvattens potential, men våra resultat kan innebära att det finns coola saltlaken som verkar på stenar som bildar manganoxider, som har observerats med MSL. ”
Från deras beräkningar fann de att de flesta av ytmiljöerna på Mars överskred syrehalterna som krävs för aerob andning (~ 10 ^? 6 mol m ^? 3) med upp till 6 storleksordning. Detta står i proportion till syrehalterna i jordens hav i dag och högre än vad som fanns på jorden före den stora syrehändelsen för ungefär 2,35 miljarder år sedan (10 ^? 13–10 ^? 6 mol m ^? 3).
Dessa fynd indikerar att liv fortfarande kan existera i underjordiska saltvattenavlagringar och ger en förklaring till bildandet av högoxiderade bergarter. "MSL: s Curiosity rover har upptäckt manganoxider som vanligtvis bara bildas när stenar interagerar med starkt oxiderade bergarter," säger Stamenkovic. "Så våra resultat kan förklara dessa resultat om svala saltlösningar var närvarande och syrekoncentrationerna var lika eller större än idag medan stenarna förändrades."
De drog också slutsatsen att det kunde finnas flera platser runt de polära regionerna där mycket högre koncentrationer av O² fanns, vilket skulle vara tillräckligt för att stödja förekomsten av mer komplexa multicellulära organismer som svampar. Samtidigt skulle miljöer med mellanliggande lösligheter sannolikt uppstå i lägre liggande områden närmare ekvatorn som har högre yttryck - som Hellas och Amazonis Planitia och Arabia och Tempe Terra.
Från allt detta är det som börjar dyka upp en bild av hur livet på Mars kunde ha vandrat under jord, snarare än att bara försvinna. När atmosfären långsamt avlägsnades och ytan kyldes, började vatten frysa och resa in i marken och underjordiska cachar, där tillräckligt med syre var närvarande för att stödja aeroba organismer oberoende av fotosyntes.
Även om denna möjlighet kan leda till nya möjligheter i jakten på livet på Mars, kan det vara mycket svårt (och otillräckligt) att leta efter det. Till att börja med har tidigare uppdrag undvikit områden på Mars med vattenkoncentrationer av rädsla för att förorena dem med jordbakterier. Därför varför kommande uppdrag som NASA: sMars 2020 rover kommer att fokuseras på att samla ytjordprover för att leta efter bevis på tidigare liv.
För det andra, medan denna studie presenterar möjligheten att liv kan existera i undergrundscacher på Mars, bevisar det inte slutgiltigt att livet fortfarande finns på Röda planeten. Men som Stamenkovic antydde, öppnar det dörrar för spännande ny forskning och kan fundamentalt förändra hur vi ser på Mars:
”Detta innebär att vi fortfarande har så mycket att lära oss om potentialen för liv på Mars, inte bara tidigare men också närvarande. Så många frågor förblir öppna, men det här arbetet ger också hopp om att utforska potentialen för ett utbrett liv på Mars idag - med fokus på aerob andning, något mycket oväntat. ”
En av de största konsekvenserna av denna studie är hur den visar hur Mars kunde ha utvecklat liv under andra förhållanden än jordens. Istället för att anaeroba organismer uppstår i en skadlig miljö och använda fotosyntes för att producera syre (vilket gör atmosfären lämplig för aeroba organismer), kunde Mars ha fått syre genom stenar och vatten för att upprätthålla aeroba organismer i en kall miljö borta från solen.
Denna studie kan också få konsekvenser i sökandet efter liv bortom jorden. Medan underjordiska mikrober på kalla, uttorkade exoplaneter kanske inte verkar vara den perfekta definitionen av ”beboelig” för oss, skapar det en potentiell möjlighet att söka efter livet som vi gör inte vet det. När allt kommer omkring kommer att hitta liv bortom jorden vara banbrytande, oavsett vilken form det tar.
