Gigantische organische moleculen op Mars mogelijk een van de beste tekenen van leven

Wereldwijd - Ekhbary Nieuwsagentschap

Gigantische organische moleculen op Mars mogelijk een van de beste tekenen van leven

In een baanbrekende ontwikkeling voor de zoektocht naar buitenaards leven, heeft een recente door NASA geleide analyse geconcludeerd dat het "redelijk is om te veronderstellen" dat levende organismen de intrigerende organische moleculen op Mars hebben geproduceerd. Hoewel deze bevinding geen definitief bewijs vormt voor oud of huidig leven op de Rode Planeet, markeert het een belangrijke stap voorwaarts in het begrijpen van de omstandigheden die biologische processen in zijn verre verleden zouden kunnen hebben ondersteund.

De ontdekking van de grootste organische moleculen die ooit in een Marsgesteente zijn geïdentificeerd, werd onlangs gemeld. Deze lange ketens, samengesteld uit waterstof en koolstof, worden verondersteld fragmenten te zijn van vetzuren, verbindingen die op aarde vaak door biologische processen worden gegenereerd. De bevindingen werden gedetailleerd beschreven in een artikel dat op 4 februari in het tijdschrift Astrobiology werd gepubliceerd, waarin onderzoekers minutieus verschillende potentiële vormingsroutes voor deze organische moleculen onderzochten.

De studie richt zich specifiek op organische moleculen die bekend staan als alkanen. Dit zijn koolwaterstoffen die bestaan uit lange ketens van 10 tot 12 koolstofatomen, waarbij elk atoom aan meerdere waterstofatomen is gebonden. Hoewel kortere alkaanverbindingen zoals methaan en propaan goed bekend zijn, is de kans dat ketens van 12 koolstofatomen of meer door biologische mechanismen op aarde worden geproduceerd statistisch groter, wat deze Mars-ontdekking een extra laag intrige geeft.

Deze veelbelovend grote moleculen zijn ingebed in de Cumberland-moddersteen, een fijnkorrelig sedimentair gesteente in een oud Mars-meerbed genaamd Yellowknife Bay. De Curiosity-rover van NASA boorde voor het eerst in deze steen in 2013 en heeft sindsdien verschillende analyses uitgevoerd met behulp van zijn ingebouwde chemisch laboratorium, het Sample Analysis at Mars (SAM)-instrument.

De onderzoekers ontdekten deze specifieke organische moleculen echter pas relatief recent, nadat ze een monster hadden voorverwarmd tot een intense 1.100 graden Celsius (2.012 graden Fahrenheit) in een zoektocht naar aminozuren, de fundamentele bouwstenen van eiwitten. In plaats daarvan detecteerden ze sporen van deze ongekend grote organische moleculen. De onderzoekers spoelden vervolgens de tijd terug, met behulp van wiskundige modellering en gegevens van radiolyse-experimenten, om de oorspronkelijke overvloed van deze moleculen te extrapoleren toen ze miljarden jaren geleden voor het eerst in de moddersteen werden afgezet.

De alkanen in de bemonsterde moddersteen vertonen momenteel een overvloed van 30 tot 50 delen per miljard (ppb). De Cumberland-moddersteen is echter gedurende ongeveer 80 miljoen jaar blootgesteld aan de ruwe, stralingsrijke Marsoppervlakte. Deze langdurige blootstelling heeft de organische inhoud onvermijdelijk afgebroken door de eeuwenlange bombardementen van energetische deeltjes van de zon en uit de diepe ruimte. De onderzoekers schatten dat het teruggevonden materiaal waarschijnlijk slechts een minuscuul deel, mogelijk enkele ordes van grootte minder, van de primaire lipide-inhoud vertegenwoordigt die twee en een half miljard jaar geleden in de sedimentaire eenheid zou zijn opgenomen.

Door inzichten uit eerdere radiolyse-experimenten toe te passen, berekenden de wetenschappers een "conservatieve" initiële overvloed voor de alkanen, of de vetzuren waaruit ze fragmenteerden, variërend van 120 tot 7.700 ppb. Dit brede bereik roept een cruciale vraag op: zouden abiotische (niet-biologische) bronnen zulke aanzienlijke hoeveelheden volledig kunnen verklaren, of speelden biologische processen een rol bij hun vorming?

Het onderzoeksteam evalueerde systematisch talrijke abiotische scenario's. Ze overwogen eerst een ruimtegebonden oorsprong, zoals levering via interplanetaire stofdeeltjes (IDP's) of meteorieten. Dit werd grotendeels uitgesloten omdat IDP's geen gesteente kunnen doordringen en er geen aanwijzingen waren voor meteorietinslagen op de bemonsteringslocatie. Een tweede scenario, waarbij organische moleculen uit de oude Marsatmosfeer neersloegen, werd ook onvoldoende geacht om de waargenomen overvloed te verklaren, aangezien de vroege atmosferische nevel van de planeet niet dicht genoeg was om zulke hoeveelheden te produceren.

Water-gesteente-interacties, een andere potentiële abiotische route, produceren doorgaans kleinere organische moleculen. Hoewel vetzuurmoleculen via verschillende hogetemperatuurroutes kunnen ontstaan, vertoonde de Cumberland-moddersteen geen bewijs dat hij de noodzakelijke hitte had ondergaan. Ondanks het uitsluiten van deze theorieën kon één niet-biologisch proces niet volledig worden verworpen: de mogelijkheid dat sommige organische stoffen abiotisch zijn gevormd in de hydrothermale systemen van Mars en vervolgens door waterige, organische rijke vloeistoffen naar het oppervlak zijn getransporteerd. Cruciaal is dat de onderzoekers benadrukten: "Om duidelijk te zijn, we beweren niet dat er bewijs van oud Marsleven is gevonden in de Cumberland-moddersteen."

Desalniettemin is het Cumberland-monster rijk aan verschillende moleculaire bestanddelen die vaak geassocieerd worden met biologische activiteit. Deze omvatten kleimineralen, die ontstaan in aanwezigheid van water; voedzame nitraten; een specifiek type koolstof dat verband houdt met biologische processen; en zwavel, bekend om zijn rol bij het behoud van organische moleculen. Bovendien is bekend dat de Gale-krater, de locatie van Yellowknife Bay, miljoenen jaren lang vloeibaar water bevatte, wat theoretisch voldoende tijd bood voor de levensvormende chemie om zich te ontvouwen.

De Curiosity-rover heeft echter beperkingen in zijn vermogen om nog grotere moleculen te analyseren, die sterker gecorreleerd zijn met biologische processen. Mede-auteur van de studie Christopher House, professor in de geowetenschappen aan Penn State, merkte op dat dergelijke analyses, zelfs op aarde, "altijd afwegingen hebben." Hoewel Curiosity dus grotere moleculen zou kunnen detecteren, ontbreekt het mogelijk aan de precisie die nodig is voor hun definitieve identificatie. De volgende onmiddellijke stap omvat het uitvoeren van experimentele studies op aarde die de Cumberland-moddersteen en de Marsomstandigheden nabootsen, met als doel te begrijpen hoe organische moleculen zoals vetzuren in dergelijke omgevingen reageren. De ultieme aspiratie blijft een Mars-monsterretourmissie, die wetenschappers in staat zou stellen om Mars-moddersteen direct te analyseren met geavanceerde laboratoriumapparatuur, hoewel dit vooruitzicht momenteel aanzienlijke logistieke hindernissen kent.

Hoewel het definitieve bestaan van vorig of huidig Marsleven een open vraag blijft, bieden deze bevindingen aanzienlijke reden tot optimisme onder astrobiologie-enthousiastelingen. De conclusie van de onderzoekers dat niet-biologische bronnen alleen de overvloed van deze specifieke organische verbindingen niet volledig kunnen verklaren, maakt de hypothese van een biologische oorsprong overtuigend, en houdt de hoop levend om diepgaande antwoorden over leven buiten de aarde te ontdekken.

Ekhbary Nieuwsagentschap