Marss. Pildikrediit: NASA Suurendamiseks kliki pildil
Kas mikroobid toodavad metaani, mida leiti Marsilt, või pärinevad süsivesinikegaasid geoloogilistest protsessidest? See on küsimus, millele kõik tahavad vastata, kuid keegi ei saa. Mida on vaja žürii veenmiseks?
Paljud eksperdid ütlesid ajakirjale Astrobiology, et parim viis metaani bioloogilise päritolu hindamiseks on vaadata süsiniku-12 (C-12) ja süsiniku-13 (C-13) suhet molekulides. Elavad organismid võtavad metaani kokkupanemisel eelistatult kasutusele kergemad C-12 isotoobid ja see keemiline signatuur püsib kuni molekuli hävimiseni.
"Stabiilsete isotoopide mõõtmise abil saab metaani päritolu vahet teha, olgu see biogeenne või mitte," ütleb Toronto ülikooli isotoopide keemik Barbara Sherwood Lollar.
Kuid isotoopsignaalid on peened, neid annavad kõige paremini täpsed spektromeetrid, mis on paigutatud marsi pinnale, mitte orbiidil liikuvale kosmoselaevale.
Ja seal on komplikatsioone. Ühest küljest võib Marsi keskmine metaanitase 10 osa miljardit (ppb) olla täpseks isotoobi mõõtmiseks liiga madal, isegi Marsile asetatud spektroskoobi puhul. Ka ainuüksi metaani C-12 ja C-13 suhe ei ole alati elu tõend. Näiteks Atlandi ookeanis asuva hüvotermilise ventilatsioonivälja “Lost City” all ei olnud selget isotoobi allkirja, ütles Penni osariigi ülikooli maa- ja mineraaliteaduse professor James Kasting.
"Metaan ei ole nii tugevalt fraktsioneerunud, kuid nad arvavad siiski, et see võib olla bioloogiline," ütleb Kasting. „Lost City juures ei saa te aru saada, kas see on isotoopide bioloogiline või mitte. Kuidas me seda Marsil välja mõtleme? ”
Laiendades otsingut, vastab Sherwood Lollar. Ainult süsiniku mõõtmise asemel soovitab ta mõõta vesiniku isotoope, sest bioloogilised süsteemid eelistavad vesinikku (H) ka raskemale deuteeriumile (2H).
Teine lähenemisviis vaatleks metaaniga seotud pikemaid ja raskemaid süsivesinikke - etaani, propaani ja butaani -, mis mõnikord ilmnevad koos biogeense või abiogeense metaaniga. Sherwood Lollar tuvastas need süsivesinikud, uurides Kanada kilbi iidsetesse kivimitesse jäävatesse abiogeensetesse metaanidesse, mis olid Precambriumi tardkivimi suures maardlas. "Kui vesi jääb väga-väga pika aja jooksul lõksu," ütleb naine, et vee ja kivimi vaheline abiogeenne reaktsioon muudab metaani, etaani, propaani ja butaani.
Kui marsi atmosfääris tuvastatakse kunagi pikema ahelaga abiogeenseid süsivesinikke, kuidas saaksime neid eristada sarnastest süsivesinikest, mis on kerogeeni lagunemissaadused, mis on elusmaterjalide lagunemise jäänused? Vastus, mida Sherwood Lollar kordab, võib leida isotoopidest. Abiogeensed süsivesinikahelad sisaldaks suuremat osa raskematest isotoopidest kui kerogeeni lagunemisel tekkinud süsivesinikahelad.
"Tulevased missioonid Marsile plaanivad otsida nii kõrgemaid süsivesinikke kui ka metaani," räägib Sherwood Lollar. "Kui seda isotoopse mustrit saab tuvastada näiteks Marsi metaanis ja etaanis, võib seda tüüpi teave aidata lahendada abiogeenset versiooni biogeense päritolu suhtes."
Isotoobid on silmatorkavalt esindatud mitmetel eelseisvatel kosmosemissioonidel, mis võivad leevendada kasvavat janu metaanimüsteeriumi tõendite järele:
* 2007. aasta augustis turule lastav Phoenixi lander läheb põhjapooluse lähedal jäärikkale piirkonnale ja “kaevab mustuse välja ja analüüsib mustust koos jääga”, ütles William Boynton Arizona ülikoolist, kes missiooni juhib. Landeri massispektromeeter mõõdab isotoope kõigis pinnasesse kinni jäänud metaanides, kui kontsentratsioon on piisav. "Me ei saa [atmosfääris] isotoopide suhet mõõta, sest see ei ole piisavalt kõrge kontsentratsioon," ütleb Boynton.
* Marsi teaduslabor, mille käivitamine on kavandatud ajavahemikul 2009–2011, on 3000-kilogrammine kuuerattaline rover, mis on pakitud teadusinstrumentidega. Häälestatav laser-spektromeeter ja massispektromeetri-gaasikromatograaf võivad mõlemad olla võimelised tuhkutama süsiniku ja muude elementide isotoopide suhteid.
* Beagle 3, mis on Suurbritannia kaotatud ruumis asuva Beagle 2 järeltulija, võib omada täiustatud massispektromeetrit, mis võimaldab mõõta süsiniku isotoopide suhet, kuid projekt peab veel heaks kiitma. Käsitöö ei käivitu vähemalt enne 2009. aastat.
Alates nendest käivitamiskuupäevadest on selge, et selle kes-dun-žürii peab žürii aastaid kestma, kuni teaduslikus saalis on võimalik saada usaldusväärseid andmeid metaani allika kohta Marsi peal. Siinkohal on õiglane öelda, et paljud asjatundjad võtavad biogeense allika võimalust üsna tõsiselt. Näiteks Vladimir Krasnopolsky, kes juhtis ühte meeskonda, kes leidis metaani planeedilt, ütleb: "Ma arvan, et bakterid on usutavad metaani allikad Marsil, kõige tõenäolisem allikas." Kuid ta loodab, et mikroobid leitakse oaasides, „kuna Marsi olud on elule väga vaenulikud. Arvan, et need bakterid võivad esineda mõnes kohas, kus tingimused on soojad ja märjad. ”
See tähelepanek osutab võimalikule kasulikule olukorrale neile, kes soovivad Marsil elu leida, ütles Timothy Kral Arkansase ülikoolist, kes kasvatab elatiseks metanogeene. Kui, nagu arvutused näitavad, ei tarnita asteroidid ja komeedid tõenäoliselt metaani Marsile, siis peavad kas metaani tootvad organismid elama pinnases või on olemas koht, kus see on piisavalt soe abiogeense põlvkonna tekkeks.
"Ehkki see ei tähenda otseselt elu, on see märk soojenemisest," ütleb Kral. Nendes tingimustes on organismide kasvamiseks soojust ja energiat.
Viimase aasta jooksul on palju muutunud. Kral, kes on veetnud kümmekond aastat metanogeenide kasvatamist simuleeritud marsi keskkonnas, ütleb: “Enne eelmist aastat, kui inimesed küsisid, kas ma arvasin, et Marsil on elu, ma itsitaksin. Ma ei tegutseks selles äris, kui ma ei arvaks, et see on võimalik, kuid tõelise tõenduseta ühegi elu kohta polnud. Siis leidsid nad äkitselt eelmisel aastal atmosfäärist metaani ja meil on äkki tükk teaduslikke tõendeid, mis ütlevad, et see on võimalik ”, et Marss on teine elav planeet.
Algne allikas: NASA Astrobiology
