Curiosity Rover findet uralte „Bausteine ​​für das Leben“ auf dem Mars

Wenn Sie die Hoffnung hegen, dass der Mars einmal eine bewohnte Welt war, sollten zwei neue Studien Ihrem Schritt etwas Schwung verleihen.





Der Mars-Rover Curiosity der NASA hat eine Vielzahl organischer Moleküle identifiziert, die auf Kohlenstoff basierenden Bausteine ​​des Lebens, wie wir es kennen, in 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen des Roten Planeten, berichtet eine der Zeitungen.

'Diese Ergebnisse gib uns keine Beweise für das Leben ', betonte die Hauptautorin der Studie, Jennifer Eigenbrode, Wissenschaftlerin in der Solar System Exploration Division am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. [ Die Suche nach Leben auf dem Mars: Eine Foto-Timeline ]

„Aber es besteht die Möglichkeit, dass [die organischen Stoffe] aus einer uralten Lebensquelle stammen; wir wissen es einfach nicht“, sagte Eigenbrode gegenüber guesswhozoo.com. 'Und selbst wenn es nie Leben gab, sagen sie [die Moleküle] uns, dass es für Organismen zumindest etwas zu essen gab.'



NASA

Der Mars-Rover Curiosity der NASA nahm dieses Selbstporträt am 23. Januar 2018 an den Hängen des hoch aufragenden Mount Sharp auf.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Das andere neue Papier beschreibt auch einen Kuriositätsfund: dass Methankonzentrationen in Atmosphäre des Mars saisonal radeln. Die Entdeckung deutet darauf hin, dass dieses Gas, das hier auf der Erde hauptsächlich von lebenden Organismen produziert wird, aus unterirdischen Reservoirs sickert, sagten die Mitglieder des Studienteams.



Auch diese Ergebnisse sind kein Beweis für Leben – Methan kann auch durch geologische Prozesse produziert werden –, aber sie stimmen mit dem Vorhandensein von Marsorganismen , was an sich schon spannend ist.

'Wir können die Möglichkeit nicht ausschließen, dass es biologisch erzeugt wurde', sagte Studienleiter Chris Webster, Senior Research Fellow am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien. „Wir können nicht sagen, dass es so war, aber wir werden diese Idee sicherlich nicht fallen lassen. Das ist in gewisser Weise positiv für die Astrobiologen der Welt.'

Beide neuen Studien wurden heute (7. Juni) im Fachjournal Science online veröffentlicht.



Das Original

Die Bausteine ​​des Lebens

Die ernsthafte Jagd nach organischen Substanzen auf dem Mars hat eine lange und komplizierte Geschichte. Es beginnt mit den Wikinger-Zwillingslandern der NASA, die 1976 auf verschiedenen Teilen des Roten Planeten landeten, um nach Lebenszeichen zu suchen. Zur wissenschaftlichen Nutzlast der Wikinger gehörte ein Instrument namens Gaschromatograph-Massenspektrometer (GCMS), das den Marsboden erhitzte und die absiedenden Moleküle untersuchte.

Während die Lebensjagd-Experimente der Wikinger faszinierende, aber mehrdeutige Ergebnisse lieferten, fand das GCMS keine organischen Stoffe. Tatsächlich entdeckte das Instrument wenig Auffälliges, abgesehen von zwei chlorierten Chemikalien – Chlormethan und Dichlormethan – die als Verunreinigungen von der Erde angesehen wurden. Dieses Ergebnis überzeugte damals die meisten Wissenschaftler, dass der Mars ein toter Planet ist; Leben, wie wir es kennen, ist ohne organische Moleküle schließlich unmöglich.

Aber dieses Denken begann sich 2008 ein wenig zu ändern, als der NASA-Lander Phoenix chlorhaltige Chemikalien namens Perchlorate im Marsboden fand. Einige Forscher stellten fest, dass Perchlorate organische Stoffe in einer erhitzten Probe zerstören können, und schlugen vor, dass solche Reaktionen für das Null-GCMS-Ergebnis der Vikings verantwortlich sein könnten.

Im Jahr 2011 erhielt diese Hypothese experimentelle Unterstützung. In einem Labor hier auf der Erde erhitzten die Forscher mit Perchlorat versetzten Boden und entdeckten Chlormethan und Dichlormethan, die aus der Probe heraussprudelten.

Dann kam Curiosity auf die Bühne. Der Rover landete im August 2012 im riesigen Gale-Krater des Mars und startete eine Suche, um festzustellen, ob der Rote Planet jemals in der Lage war, mikrobielles Leben zu unterstützen. Die Wissenschaftler der Curiosity-Mission beantworteten diese Frage schnell mit Ja und stellten fest, dass Gale vor Milliarden von Jahren ein langlebiges, potenziell bewohnbares See- und Bachsystem beherbergte. [ Fotos: Der alte Marssee könnte das Leben unterstützt haben ]

Der Rover fand auch organische Stoffe in relativ kurzer Zeit mit seinem Instrument Sample Analysis at Mars (SAM). SAM identifizierte chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol und Dichlorbutan in pulverförmigen Proben, die an einer Stelle namens Yellowknife Bay in der Nähe des Landeplatzes von Curiosity aus Gestein gebohrt wurden.

Die Entdeckung bestätigte die Existenz einheimischer Marsorganik. Angesichts der scheinbaren Allgegenwart von Perchloraten im roten Schmutz war es jedoch schwierig, ihre ganze Geschichte zu kennen. Existierten diese chlorierten Verbindungen zum Beispiel so wie sie sind im Gestein, oder wurden sie aus anderen einheimischen organischen Stoffen in einer Reaktion im Inneren von SAM hergestellt, das auch seine Proben erhitzt?

„Wir waren ein bisschen verwirrt; Wir waren uns nicht sicher, was diese Moleküle im Gesamtbild der Suche nach Leben wirklich bedeuteten“, sagte Eigenbrode. „Aber es hat uns sehr erwartet, dass wir, wenn wir diese Moleküle hier finden, vielleicht auf andere Gesteinsschichten stoßen, die mehr organische Stoffe enthalten. Und genau das ist passiert.'

Den Berg erklimmen

Im Juli 2013 verließ Curiosity die Gegend um Yellowknife Bay und machte sich auf den Weg zum Mount Sharp, dem 5,5 Kilometer hohen Berg, der sich aus dem Zentrum von Gale erhebt. Der sechsrädrige Roboter erreichte 14 Monate später die Basis von Mount Sharp und machte sich dann daran, seine Umgebung zu untersuchen.

In die neue studie , Eigenbrode und ihre Kollegen haben sich SAMs Analysen von Proben der ersten beiden Mount Sharp-Gesteine, die Curiosity gebohrt hat, genau angesehen – Pulver, das im September 2014 bzw. Februar 2015 von Zielen namens Confidence Hills und Mojave gesammelt wurde.

Die Forscher betrachteten nur die Gase, die bei Temperaturen von mehr als 930 Grad Fahrenheit (500 Grad Celsius) verdampften – hoch genug, um mögliche Perchloratreaktionen aus der Mischung zu nehmen. Sie fanden mehrere neue organische Stoffe sowie eine Reihe von Molekülen, die wahrscheinlich Fragmente viel größerer kohlenstoffhaltiger Verbindungen sind.

Die neuen Beobachtungen erhöhen den Bestand bekannter organischer Stoffe auf dem Mars und „sind eher im Einklang mit dem, was wir erwarten würden, wenn die organischen Stoffe aus Leben, Meteoriten oder geologischen Prozessen stammen würden“, sagte Eigenbrode.

Die Messungen von SAM deuten auch darauf hin, dass die Konzentration von organischem Kohlenstoff im gebohrten Gestein Hunderte von Teilen pro Million beträgt, fügte sie hinzu.

'Wenn Sie dieses Niveau erreichen, nähern wir uns jetzt den Mengen an Kohlenstoff, die wir hier auf der Erde in Gesteinen ähnlichen Alters finden', sagte sie. „Also die Erwartung ist, wenn das Zeug hier auf der Erde vor etwa 3 Milliarden Jahren weitgehend biologisch war, dann gibt es dort eine Konsistenz. Aber es sagt dir nichts genaues aus. Es ist nur, OK – es ist nicht seltsam; es ist nicht ungewöhnlich.' [ Antike Marsseen & Laserexplosionen: Die 10 größten Momente von Curiosity Rover in den ersten 5 Jahren ]

Methan Geheimnis

Astrobiologen sind auch daran interessiert, die Verteilung von Methan in der Marsluft besser zu verstehen, da es sich bei dem Stoff um ein potenzielles „Biosignatur“-Gas handelt. Dies ist mit erdbasierten Instrumenten schwer zu bewerkstelligen, da in der Atmosphäre unseres Planeten viel Methan – etwa 1.850 Teile pro Milliarde (ppb) – vorhanden ist, um die Angelegenheit zu verkomplizieren.

Also die neue Studie unter der Leitung von Webster präsentiert einige wegweisende Ergebnisse. Er und seine Kollegen berichten über grundlegende atmosphärische Methankonzentrationen über etwa fünf Erdjahre, gemessen mit dem Tunable Laser Spectrometer (TLS)-Instrument von Curiosity. Die Ebenen des Gale-Kraters sind repräsentativ für den Roten Planeten als Ganzes, sagte Webster, wenn man bedenkt, wie viel Vermischung in der Marsluft stattfindet.

Die Forscher fanden heraus, dass diese Konzentrationen sehr stark variierten, von einem niedrigen Wert von etwa 0,24 ppb bis zu einem Maximum von 0,65 ppb. Und die Variation ist jahreszeitlich bedingt, wobei der Höhepunkt gegen Ende des Sommers auf der Nordhalbkugel erreicht wird.

Diese starke Saisonalität schließt Meteoriten oder einfallenden Staub als Hauptquelle aus, sagte Webster. Er und sein Team glauben stattdessen, dass das Methan kontinuierlich aus unterirdischen Reservoirs austritt und dann an Bodenpartikel gebunden wird, wenn es die Oberfläche erreicht. Bei wärmerem Wetter wird mehr Methan von diesen Partikeln befreit und an die Luft abgegeben.

Methan wird durch ultraviolettes Licht innerhalb weniger hundert Jahre nach dem Auftreten des Gases in der Marsatmosphäre zerstört, daher muss das von Curiosity entdeckte Material erst vor relativ kurzer Zeit emittiert worden sein. Aber das bedeutet nicht, dass diese speziellen Moleküle kürzlich entstanden sind, sagte Webster.

„Diese unterirdischen Reservoirs – sie können aus altem Methan, altem Methan oder aus modernem oder neuem Methan bestehen, das heute erzeugt wird“, sagte er gegenüber guesswhozoo.com. 'Das können wir nicht unterscheiden.'

Auch die Herkunft des Methans kenne das Team nicht, betonte Webster. Es könnte von Mikroben produziert werden, aber auch geologische Prozesse – nämlich die Reaktion von heißem Wasser mit bestimmten Gesteinsarten – sind möglich. Und die neue Studie befasst sich nur mit Hintergrundwerten von Mars-Methan; es bietet keinen nennenswerten Einblick in einmalige Anstiege des Zeugs, wie z Anstieg auf 7 ppb, den Curiosity beobachtete über einige Wochen von Ende 2013 bis Anfang 2014.

Diese Abbildung zeigt, wie Methan aus dem Untergrund des Mars an die Oberfläche gelangen könnte, wo seine Aufnahme und Freisetzung große jahreszeitliche Schwankungen in der Atmosphäre erzeugen könnte, wie von der NASA beobachtet

Diese Abbildung zeigt, wie Methan aus dem Untergrund des Mars an die Oberfläche gelangen könnte, wo seine Aufnahme und Freisetzung eine große jahreszeitliche Variation in der Atmosphäre erzeugen könnte, wie vom Mars-Rover Curiosity der NASA beobachtet.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)

Antworten bekommen

Das Mars-Methan-Bild könnte in relativ naher Zukunft klarer werden. Der Trace Gas Orbiter – Teil des europäisch geführten ExoMars-Programms – hat vor kurzem damit begonnen, die Luft des Roten Planeten von oben zu schnuppern, um die globalen Konzentrationen von Methan und anderen Gasen zu kartieren.

'Die große Frage ist, werden sie Federn oder Flecken oder Stacheln sehen?' sagte Webster. „Wenn sie uns sagen könnten, dass es eine Region auf dem Mars gibt, aus der das Methan zu kommen scheint, wäre das riesig. Jetzt können wir zukünftige Missionen in diese Richtung lenken.'

Zum Beispiel könnte der lebensjagende ExoMars-Rover, der 2020 starten soll, geschickt werden, um eine solche Quelle zu beproben. Der Rover könnte möglicherweise eine Kohlenstoffisotopenmessung durchführen, die einen großen Beitrag zur Aufdeckung der Herkunft des Gases leisten würde. (Biologisch produziertes Methan hier auf der Erde ist an dem schwereren Kohlenstoff-13-Isotop abgereichert, das in seinem Kern ein Neutron mehr enthält als das „normale“ Kohlenstoff-12-Atom.) Neugier könnte theoretisch auch eine solche Messung durchführen, sagte Webster, aber Das TLS-Instrument des ExoMars-Rovers wird empfindlicher sein als das von Curiosity.

Zukünftige Missionen werden auch von der neuen Studie von Eigenbrode und ihrem Team profitieren, sagte Ashwin Vasavada, Wissenschaftlerin des Curiosity-Projekts.

'Dies gibt uns einen wirklich wichtigen Einblick, wie organische Moleküle im Laufe der Zeit konserviert werden können und welche Arten besser konserviert werden könnten als andere', sagte Vasavada vom JPL gegenüber guesswhozoo.com. (Vasavada ist Mitautor der neuen Methanstudie, aber nicht der organischen Studie.)

Die Ergebnisse von Curiosity zeigen, dass Seeböden gute Sammler und Konzentratoren von organischen Stoffen sind, sagten er und Eigenbrode. Ein alter See wäre also kein schlechter Ort, um einen lebenssuchenden Rover wie das ExoMars-Fahrzeug oder den Mars-2020-Rover zu entsenden, den die NASA in zwei Jahren auf den Markt bringen will.

'Dies stärkt zumindest unsere Zuversicht, dass wir bei diesen zukünftigen Missionen etwas finden werden', sagte Vasavada und bezog sich auf interessante organische Stoffe.

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