Viimase paarikümne aasta jooksul on meie käimasolevad Marsi-uuringud paljastanud planeedi kohta põnevaid asju. 1960ndatel ja 70ndate alguses, Mariner sondid paljastasid, et Mars oli kuiv ja külm planeet, millel polnud tõenäoliselt elu. Kuid kuna meie arusaam planeedist on süvenenud, on tulnud teada, et kunagi oli Marsil soojem, märjem keskkond, mis oleks võinud elu toetada.
See on omakorda inspireerinud mitmeid missioone, mille eesmärk on olnud leida tõestusi selle möödunud elu kohta. Selle otsingu põhiküsimused on aga see, kust otsida ja mida otsida? Uues uuringus, mida juhtisid Kansase ülikooli teadlased, soovitas rahvusvaheliste teadlaste meeskond, et tulevased missioonid peaksid otsima vanaadiumi. See haruldane element võib nende sõnul osutada tee kivistunud tõenditele elu kohta.
Nende uurimus pealkirjaga “Vanadiumi kujutamine mikrofossiilides: uus potentsiaalne biosignatuur” ilmus hiljuti teadusajakirjas Astrobioloogia. Kansase ülikooli geoloogia dotsendi Craig P. Marshalli juhitud rahvusvahelisse meeskonda kuulusid liikmed Argonne'i riiklikust laborist, Saudi Aramco geoloogiliste tehniliste teenuste osakonnast, Liege ülikoolist ja Sydney ülikoolist.
Selge on see, et Marsi taolise planeedi elumärkide leidmine pole lihtne ülesanne. Nagu Craig Marshall Kansase ülikooli pressiteates märkis:
„Teil on oma töö välja lõigatud, kui vaatate iidset mikrofossiilide settekivimit siin Maa peal - ja veelgi enam - Marsi peal. Maal on kivimid siin olnud 3,5 miljardit aastat ning tektoonilised kokkupõrked ja ümberkorraldused on kividele palju stressi ja survet avaldanud. Samuti võivad need kivid maha matta ja temperatuur tõuseb sügavusega. ”
Oma töös soovitavad Marshall ja tema kolleegid korraldada selliseid missioone nagu NASA Marss 2020 rover, ESA-d ExoMars 2020 rover ja muud kavandatud pinnaülesanded võiksid Ramani spektroskoopia ühendada vanadiini otsimisega, et leida tõendeid kivistunud elu kohta. Maal on seda elementi leitud toorõlidest, asfaltidest ja mustadest kildadest, mis on moodustunud bioloogilise orgaanilise materjali aeglase lagunemise tagajärjel.
Lisaks on paleontoloogid ja astrobioloogid mõnda aega kasutanud Marsil elumärkide otsimiseks Ramani spektroskoopiat - tehnikat, mis paljastab proovide rakulisi koostisi. Sellega seoses annaks vanaadiumi lisamine materjali, mis toimiks biosignatuurina, et kinnitada orgaaniliste ainete olemasolu uuritavates proovides. Nagu Marshall selgitas:
"Inimesed ütlevad:" Kui see näeb välja nagu elu ja sellel on Ramani signaal süsiniku kohta, siis on meil elu. Kuid muidugi me teame, et muudes protsessides - näiteks hüdrotermilistes ventilatsiooniastmetes - võib olla süsinikku sisaldavaid materjale, mis on sarnased mikrofossiilidega, millel on ka teatav süsinikusignaal. Inimesed teevad kunstlikult ka imelisi süsinikustruktuure, mis näevad välja nagu mikrofossiilid - täpselt samasugused. Niisiis, me oleme praegu olukorras, kus on tõesti raske öelda, kas elu eksisteerib ainult morfoloogia ja Ramani spektroskoopia põhjal. "
See pole esimene kord, kui Marshall ja tema kaasautorid soovitavad elumärkide otsimiseks kasutada vanaadiumi. Sellise ettekande objektiks olid nad 2015. aastal Astrobioloogia teaduskonverentsil. Veelgi enam, Marshall ja tema meeskond rõhutavad, et seda tehnikat oleks võimalik teostada instrumentidega, mis on juba NASA osa Marss 2020 missioon.
Nende pakutud meetod hõlmab ka uut tehnikat, mida nimetatakse röntgenfluorestsentsmikroskoopiaks ja milles vaadeldakse elementide koostist. Selle meetodi katsetamiseks uuris töörühm termiliselt muudetud orgaaniliste seintega mikrofossiile, mida kunagi nimetati orgaanilisteks materjalideks (nimetatakse akritärkideks). Nende kinnitusel kinnitasid nad, et mikrofaasides, mis olid vaieldamatult orgaanilise päritoluga, leidub vanaadiumi jälgi.
"Proovisime akritare, et teha kontseptsiooni tõestus mikrofossiilil, kus pole varju kahtlust, et me vaatame säilinud iidset bioloogiat," ütles Marshall. “Meie arvates on selle mikrofossiili vanus devoni vanus. Need tüübid on vee-mikroorganismid - arvatakse, et nad on mikrovetikad, eukarüootsed rakud, arenenumad kui bakteriaalsed. Leidsime sinivetikast vanaadiumi sisalduse, mida võis oodata. ”
Nad väidavad, et see mikrokihtlustatud elutee ei ole tõenäoliselt väga erinev nendest eluviisidest, mis võisid Marsil eksisteerida miljardeid aastaid tagasi. Ka muud teaduslikud uuringud on näidanud, et vanaadium on elusorganismidest pärit orgaaniliste ühendite (näiteks klorofülli) tulemus, mis on kuumuse ja rõhu (st diageneetilise muutuse) põhjustatud muundamisprotsessis.
Teisisõnu, pärast elusolendite surma ja setetesse matmist moodustuvad vanaadiumid nende jäänustesse, sest nad maetakse üha rohkemate kivimikihtide alla - s.o kivistumine. Või nagu Marshall seda selgitas:
„Vanaadium komplekseerub klorofülli molekulis. Klorofüllidel on tavaliselt keskmes magneesium - matmise ajal asendab vanaadium magneesiumi. Klorofülli molekul takerdub süsinikus sisalduvasse materjali, säilitades sellega vanaadiumi. See on nagu siis, kui teil on köis garaažis ja enne pakkimist mähitakse see ümber, et saaksite selle järgmisel korral lahti harutada. Kuid aja jooksul muutub garaažipõrand sassi, asjad satuvad sellesse. Isegi kui seda köit tugevalt raputate, ei tule asjad välja. See on sassis segadus. Sarnaselt, kui vaatate süsinikku, on seal süsiniku lehed sassis ja vanaadium on segatud. ”
Seda tööd toetas ARC rahvusvaheline uurimistoetus (IREX) - mis sponsoreerib teadusuuringuid, mille eesmärk on leida rakuvälise elu jaoks biosignatuure - Austraalia Synchrotroni ja Advanced Photon Source'i lisatoel Argonne'i riiklikus laboris. Tulevikku vaadates loodavad Marshall ja tema kolleegid läbi viia täiendavaid uuringuid, mis hõlmavad Ramani spektroskoopia kasutamist süsinikumaterjalide uurimiseks.
Praegu näib, et nende uurimistöö on köitnud Euroopa Kosmoseagentuuri huvitavat. Howell Edwards, kes teostab ka uuringuid Ramani spektroskoopia abil (ja kelle tööd on toetatud ARC toetusega), kuulub ESA Mars Exploreri meeskonda, kus ta vastutab ExoMars 2020 rover. Kuid nagu Marshall märkis, loodab meeskond ka, et NASA kaalub nende uuringut:
“Loodetavasti loeb keegi NASA-st ettekannet. Huvitaval kombel oli teadlane, kes on kosmosesondi röntgen-spektromeetri juhtiv uurija, mida nad nimetavad PIXLiks, tema esimene kraadiõppija Macquarie ülikoolist enne KU aegu. Arvan, et saadan talle selle paberi ja ütlen: "See võib huvi pakkuda." "
Järgmine kümnend on eeldatavalt väga soodne aeg Marsile suunatud uurimismissioonide jaoks. Mitu roverit uurib seda pinda, lootes leida elu tabamatuid tõendeid. Need missioonid aitavad ka sillutada teed NASA meeskonnaga missioonile Marsile 2030. aastateks, kus astronaudid maanduvad esimest korda Punase planeedi pinnal.
Kui need missioonid leiavad tõepoolest elukvaliteeti, avaldab see sügavat mõju kõigile tulevastele marssidele Marsil. Samuti mõjutab see mõõtmatult inimkonna ettekujutust endast, teades lõpuks, et miljardeid aastaid tagasi ei tekkinud elu ainuüksi Maal!
