Na Marsie odkryto cząsteczki organiczne o niespotykanych dotąd rozmiarach

Łazik Curiosity wykrył na Marsie długołańcuchowe związki organiczne z grupy alkanów. Odkrycia dokonał w kraterze Gale, który prawdopodobnie był w zamierzchłej przeszłości dnem jeziora. Odkryte cząsteczki wykazują cechy podobne do kwasów tłuszczowych wytwarzanych na Ziemi przez aktywność biologiczną, chociaż same związki mogły powstać w wyniku procesów nieożywionych.

Łazik Curiosity znalazł największe jak dotąd cząsteczki organiczne na Czerwonej Planecie. Odkrył je w skale – mułowcu – w kraterze Gale, gdzie wylądował w 2012 roku. Krater Gale to starożytna pozostałość po potężnym uderzeniu. Miejsce lądowania zostało wybrane na podstawie zdjęć satelitarnych, które pokazały, że prawdopodobnie w dalekiej przeszłości występowała tam ciekła woda.

Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) wraz z kolegami z innych instytucji z Francji, USA, Meksyku i Hiszpanii wykryli w mułowcu nazwanym Cumberland, który łazik badał jeszcze w 2012 roku, trzy odmiany alkanów, organicznych cząsteczek zbudowanych z atomów węgla i wodoru. Związki te to dekan, undekan i dodekan, które mają odpowiednio 10, 11 i 12 atomów węgla.

Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2420580122).

SAM

W 2013 roku Curiosity wwiercił się w mułowiec znaleziony w kraterze Gale. Pobrane próbki przeanalizował w swoim pokładowym laboratorium chemicznym – Sample Analysis on Mars (SAM). W 2015 roku naukowcy dostrzegli w nich ślady długołańcuchowych związków organicznych. Jednak nie byli w stanie zidentyfikować cząsteczek i wykluczyć możliwości, że mogą to być zanieczyszczenia z Ziemi.

Curiosity analizuje próbki skał podgrzewając je do wysokich temperatur dochodzących do 1100 stopni Celsjusza, a następnie identyfikując powstałe gazy za pomocą chromatografu gazowego i spektrometru masowego. Według standardów sond kosmicznych SAM jest niezwykle wyrafinowanym sprzętem, ale to nie to samo co laboratorium na Ziemi. – Dane z SAM to bałagan – przyznała Caroline Freissinet, która kierowała nowym badaniem.

Freissinet wraz ze współpracownikami prowadzi na Ziemi eksperymenty z bliźniakiem SAM, umieszczonym w warunkach zbliżonych do tych występujących na Czerwonej Planecie. Wszystko po to, by lepiej zrozumieć wyniki przesyłane przez Curiosity na Ziemię.

Alkany

Naukowcy obawiali się, że tlen obecny w innych marsjańskich chemikaliach może utleniać niektóre z poszukiwanych przez nich cząsteczek i zaczęli eksperymentować z dwuetapowym procesem ogrzewania. Zachowane próbki mułowca podgrzano do około 475 st. C, a następnie schłodzono. To pozwoliło na odparowanie tlenu. Następnie uczeni ponownie podgrzali próbki do około 850 st. C w obecności wzmacniacza chemicznego w celu przeprowadzenia procedury chromatografii gazowej i spektrometrii masowej. Wyniki z tak przeprowadzonego badania pokazały ślady długołańcuchowych cząsteczek organicznych znanych jako alkany. Uczeni zidentyfikowali dekan, undekan i dodekan. Ilości tych cząsteczek są niewielkie – 53 części na miliard (± 22 ppb) w przypadku undekanu i jeszcze mniej w przypadku pozostałych dwóch alkanów. Proces ogrzewania mógł zdegradować próbkę, więc początkowo mogło być ich więcej.

Mułowiec Cumberland ma 3,7 miliarda lat, czyli wtedy powstały cząsteczki lub ich chemiczne poprzedniczki. Zatem to, co je utworzyło, dawno już odeszło. Zidentyfikowane cząsteczki powstają na Ziemi zarówno w procesach z udziałem żywych organizmów, jak i bez nich. Zatem odkrycie to nie jest dowodem na to, że na Mars kiedyś istniało życie.

Alkany nie należą do szczególnie trwałych związków. Badacze podejrzewają, że przed wypaleniem zawierały jeszcze dwutlenek węgla, co czyniło je kwasami karboksylowymi lub kwasami tłuszczowymi. Używając bliźniaka SAM, zmieszali niewielką ilość długołańcuchowego kwasu karboksylowego z bogatą w glinę glebą, która miała imitować mułowiec Cumberland. Następnie przeprowadzili podwójne wypalanie. Wyniki okazały się być podobne do tych uzyskanych przez Curiosity. Naukowcy wykluczyli też inne prawdopodobne źródła alkanów.

Skąd alkany na Marsie? Eva Scheller z Massachusetts Institute of Technology powiedziała, że kwasy tłuszczowe mogły powstać w reakcjach chemicznych we wczesnym Układzie Słonecznym. W tym scenariuszu byłyby składnikiem meteorytów, które bombardowały Czerwona Planetę w jej początkowym okresie. Mogły też wyewoluować na Marsie z cząstek przypominających kerogen, które wykrył Curiosity i które same w sobie mogą być abiotyczne.

Chociaż wielu badaczy uważa, że ​​pochodzenie tych cząsteczek nie zostanie ustalone, dopóki próbki nie zostaną przeanalizowane na Ziemi, Freissinet nie jest tego pewna. Cumberland był tak ekscytującym odkryciem, że zespół zebrał dwie „puszki” do późniejszej analizy. Pierwszą wykorzystali w swoich pierwotnych badaniach, ale druga pozostała nietknięta. Zespół sprawdza teraz, czy SAM mogłoby wykryć szerszy zakres alkanów.

Źródło: CNRS, Science, Science Alert, fot. NASA/ Rawpixel/ CC0