Vad har kol, råolja och tryffel gemensamt? Varsågod. Jamen vänta.
Svaret är tiofener, en molekyl som uppträder mycket som bensen. Råolja, kol och tryffel innehåller alla tiofener. Så gör några andra ämnen. MSL Curiosity hittade tiofener på Mars, och även om det inte definitivt bevisar att Mars en gång var värd för livet, är dess upptäckt en viktig milstolpe för rover. Särskilt eftersom tryfflar lever, och olja och kol brukade vara, liksom.
En offert från NASA: s Curiosity-webbplats påminner oss om vad Rover: s uppdrag är: ”Nyfikenhet designades för att bedöma om Mars någonsin hade en miljö som kunde stödja små livsformer som kallas mikrober. Med andra ord, dess uppgift är att bestämma planetens "vanlighet."
Ett par forskare från Berlins tekniska universitet tror att tiofenerna Nyfikenhet som hittades på Mars kan vara en signatur från tidigt Martian-liv. Om de har rätt, var Mars på en gång bebodd av enkla livsformer. De har presenterat sina resultat i en ny artikel.
Paret är Dirk Schulze-Makuch och Jacob Heinz. Schulze-Makuch är också astrobiolog vid Washington State University. Deras papper har titeln "Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?" Det publiceras i tidskriften Astrobiology.
MSL Curiosity hittade tiofenerna i Mars-sediment. Det är en av ett antal intressanta molekyler som finns på Mars som kan ha ett biotiskt ursprung. Tiofener kan också ha ett abiotiskt ursprung genom diagenes, som är fysiska och kemiska förändringar som äger rum när sediment blir sedimentärt berg.
För att hitta tiofenerna i de Martiska sedimenten, måste nyfikenheten först värma provet över 500 Celsius. Sedan undersökte Curiosity det med SAM-instrumentet (Sample Analysis at Mars). SAM analyserade gaserna som kom ut från provet med användning av gaskromatografimasspektrometri. SAM är faktiskt tre instrument i ett, och tillsammans söker de efter organiska kemikalier.
"Vi identifierade flera biologiska vägar för tiofener som verkar vara mer troliga än kemiska, men vi behöver fortfarande bevis," sade Dirk Schulze-Makuch i ett pressmeddelande. "Om du hittar tiofener på jorden, skulle du tro att de är biologiska, men på Mars, naturligtvis, fältet för att bevisa att det måste vara ganska lite högre."
Tiofener har en struktur som antyder ett möjligt biotiskt ursprung. De har fyra kolatomer och en enda svavelatom anordnad i en ring med väteatomer. Kolväten är väsentliga element i organisk kemi, och kolväte-molekyler som innehåller svavelatomer är en viktig del i studien av organisk kemi.
Det finns icke-biologiska källor till tiofener. De kan skapas genom meteorpåverkan och genom en process som kallas termokemisk sulfatreduktion, där föreningar värms upp över 120 Celsius.
Men det är de biologiska källorna till tiofener som är de mest intressanta. I det avlägsna förflutet, kanske för cirka 3 miljarder år sedan, var Mars en mycket annorlunda plats. Det hade troligen en varm och våt miljö som kunde ha hamnat liv. De gamla bakterierna kunde ha underlättat en sulfatreduktionsprocess biologiskt, vilket resulterade i tiofener som nyfikenheten upptäckte.
Tekniken rör sig snabbt. Nyfikenhet var mycket mer avancerad än dess föregångare Spirit and Opportunity. Den använder teknik som bryter ner stora molekyler i mindre molekyler för analys. Men när nästa Mars-rover, ESA: s ExoMars-uppdrag, anländer till den röda planeten, kommer det att ge ännu mer avancerad teknik.
ExoMars 'MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) är det främsta astrobiologiinstrumentet på ExoMars rover, och också det största instrumentet. Det är lite mer förfinat än Curiositys instrument, och det litar inte på fragmentering för att studera molekyler. MOMA gör det möjligt att samla in och studera större molekyler.
MOMA kommer att använda begreppet homokiralitet för att identifiera molekyler som antingen biotiska eller abiotiska, något som MSL Curiosity inte kan göra. Homokiralitet är en egenskap hos aminosyror och sockerarter. Många av de organiska molekylerna som är nödvändiga för livet, inklusive aminosyror och sockerarter, kan komma i både vänsterhänta och högerhänta typer, kallas deras kiralitet.
I jordens liv är 19 av de 20 aminosyrorna homokirala och vänsterhänta, medan sockerarter, som ingår i RNA och DNA, är homokirala och högerhänta. Homokiralitet är avgörande för en effektiv metabolism. Men samma kemikalier som produceras i ett laboratorium kommer att ha lika stora mängder vänsterhänt och högerhänt. Den grundläggande idén är att om vi hittar homokirala byggstenar i livet, har de troligen en biologisk källa.
Isotopförhållanden kan också skilja mellan samma atomer med antingen biotiska eller abiotiska ursprung. Schulze-Makuch och Heinze, författarna till denna artikel, anser att en del av data från ExoMars-rover bör användas för att också leta efter isotoper av kol och svavel. I synnerhet de båda lättare isotoperna. De tror att det är där vi mest troligt hittar ett biologiskt ursprung.
"Organismer är" lata. "De skulle hellre använda elementets ljusisotopvariationer eftersom det kostar dem mindre energi," sa Schulze-Makuch.
Livsformer tenderar att förändra balansen mellan ljusa isotoper och tunga isotoper av elementen de producerar. Detta förhållande skiljer sig från förhållandet i samma element i deras byggstenar. Det är ett "berättande tecken på livet" enligt Schulze Makuch.
Diskussionen om livet på Mars har pågått i årtionden. När Viking-landarna var på Mars 1976 genomförde de de allra första in-situ-mätningarna och letade efter organiska föreningar. Vad de hittade är fortfarande något kontroversiellt idag, eftersom inga laboratorieexperiment har kunnat helt återskapa dessa resultat. Det är emellertid allmänt trott i det vetenskapliga samhället att Viking-resultat kan förklaras med abiotiska källor.
ExoMars-rover är vårt nästa steg i att förstå antika Mars: s brukbarhet. Dess experimentella resultat kan få oss ett steg närmare att veta definitivt om Mars en gång var värd för livet. Men det kanske inte får oss hela vägen till den slutsatsen, tyvärr.
"Som Carl Sagan sa" extraordinära påståenden kräver extraordinära bevis ", sade Schulze-Makuch. "Jag tror att beviset verkligen kommer att kräva att vi faktiskt skickar människor dit, och en astronaut tittar genom ett mikroskop och ser en rörlig mikrobe."
Mer:
- Pressmeddelande: Studien hittar organiska molekyler som upptäckts av Curiosity Rover i överensstämmelse med tidigt liv på Mars
- Publicerad studie: Thiophenes on Mars: Biotic or Abiotic Origin?
- Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) Instrument: Karaktärisering av organiskt material i Martian Sediment
