Sonda Curiosity Mars vê forte assinatura de carbono no leito de rocha

O carbono é fundamental para a vida, até onde sabemos. Então, semper que detectarmos uma forte pegada de carbono em algum lugar como Marte, isso pode indicar atividade biológica.

O forte sinal de carbono nas rochas marcianas indica algum tipo de processo biológico?

Qualquer sinal forte de carbono é interessante quando se procura vida. É um componente comum de toda a vida como a conhecemos. Mas existem diferentes tipos de carbono, eo carbono pode ser concentrado no meio ambiente por outros motivos. Isso não significa automaticamente que a vida está envolvida na pegada de carbono.

Os átomos de carbono semper têm seis prótons, mas o número de nêutrons pode variar. Átomos de carbono com diferentes números de nêutrons são chamados de isótopos. Três isótopos de carbono existem naturalmente: C12 und C13, que são isótopos estáveis, e C14, que são radionuclídeos. C12 contém seis nêutrons, C13 contém sete nêutrons e C14 contém oito nêutrons.

Quando se trata de isótopos de carbono, a vida Preferred C12. Eles o usam na fotossíntese ou para metabolizar alimentos. A razão é relativamente simples. C12 tem um nêutron a menos que C13, o que significa que quando se liga a outros átomos nas moléculas, faz menos conexões que C13 na mesma posição. A vida é basicamente preguiçosa, e você semper se esforçará pela maneira mais facil de fazer as coisas. C12 é mais facil de usar porque forma menos ligações que C13. É mais facil chegar ao C13, ea vida nunca toma o caminho mais difícil quando existe um caminho mais fácil.

A curiosidade está trabalhando duro nacratera Gale de Marte, procurando por sinais de vida. Ele escava as rochas, extrai uma amostra pulverizada ea coloca no laboratório de química a bordo. O Laboratório de Curiosidade chama-se SAM, que significa Analise de amostra em Marte. Dentro do SAM, oder Rover USA pirólise para assar an amostra e converter o carbono da rocha em metano. A pirólise é realizada em um fluxo de helio inerte para evitar qualquer contaminação no processo. Em seguida, explora o gas com um instrumento chamado spectrômetro ein Laser ajustável Para descobrir os isótopos de carbono präsentiert kein metano.

O instrumento de análise de amostras em Marte é chamado SAM. O SAM besteht aus drei unterschiedlichen Instrumenten, die que pesquisam e medem os produtos químicos orgânicos e oligoelementos que são components potencialmente importantes da vida. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

A equipe port trás do sistema SAM Curiosity analisou 24 amostras de rochas com esse processo e descobriu recentemente algo digno de nota. Seis das amostras apresentaram níveis elevados de C12 a C13. Em comparação com o padrão de referência baseado na Terra para razões C12/C13, as amostras desses is locais continham mais de 70 partes por mil de C12. Na Terra, 98.93% do carbono é C12 da Terra e C13 compõe os 1,07% restantes.

Um novo estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) apresenta os resultados. seu títuloComposições de isótopos de carbono empobrecidos foram observadas na Cratera Gale, Marte.Der Autor ist Christopher House, ein neugieriger Wissenschaftler der Penn State University.

É uma desscoberta emocionante, e se esses resultados fossem obtidos na terra, indicariam que um processo biológico produziu uma abundância de C12.

Na Terra antiga, as bactérias pelágicas produziam metano como subproduto. Eles são chamados Metanogenese, que são procariontes do domínio Archaea. Metanogênicos ainda são encontrados hoje na Terra, em úmidas zonas com baixo teor de oxigênio, no trato digestivo de ruminantes e em ambientes hostis, como fontes termais.

Essas bactérias produzem metano, que entra na atmosfera e reage com a luz ultravioleta. Essas interações produzem moléculas mais complexas que caem na superfície da Terra. Eles foram preservados nas rochas da Terra junto com suas pegadas de carbono. A mesma coisa pode ter acontecido em Marte e, se aconteceu, poderia explicar as descobertas do Curiosity.

Mas este é Marte. Se a história da busca por vida em Marte nos diz alguma coisa, não é que devamos nos antecipar.

„Estamos encontrando coisas interessantes em Marte, mas realmente precisamos de mais evidências para dizer que identificamos vida“, disse Paul Mahaffey, ehemaliger Untersuchungsleiter, der que amostras do Curiosity no Mars Laboratory analysiert. „Então, estamos analisando o que poderia ter sido a causa da assinatura de carbono que estamos vendo, se não a vida“.

Curiosity hat ein 360-Grad-Panoramafoto am 9. August 2018 von Vera Rubin Ridge aufgenommen. Quelle: NASA / JPL-Caltech / MSSS

Em seu artigo, os autores escreveram: „Existem várias explicações plausíveis para aqueles que estão anormalmente esgotados ¹³C é observado no metano em evolução, mas nenhuma explicação única pode ser aceita sem mais pesquisas. „

Uma dificuldade em entender pegadas de carbono como essas é o chamado viés do solo. A maior parte do que os cientistas sabem sobre a química da atmosfera e coisas relacionadas é baseada na Terra. Então, quando se trata da assinatura de carbono recém-descoberta em Marte, os cientistas podem achar difícil manter suas mentes abertas para novas possibilidades que podem não existir em Marte. A história da busca por vida em Marte nos diz isso.

Goddard-Astrobiologin Jennifer L. Eigenbrod, que esteve envolvida no estudo de carbono, disse. Anteriormente, Eigenbrode liderou uma equipe internacional de cientistas do Curiosity na descoberta de inúmeras moléculas orgânicas – contendo carbono – na superfície de Marte.

„Precisamos abrir nossas mentes e pensar fora da caixa, e é isso que este jornal faz“, disse Eigenbrod.

Os pesquisadores citaram duas explicações não biológicas para a assinatura incomum de carbono em seu artigo. Um deles envolve nuvensmolecules.

A hipótese da nuvem Molecular Afirma que nosso sistema solar passou por uma nuvem Molecular Centenas de Milhões de Anos Atrás. Este é um evento raro, mas acontece uma vez a cada 100 milhões de anos, então os cientistas não podem descartá-lo. Nuvens Moleculares são Principalmente hidrogênio Molecular, mas uma pode serrica no tipo mais leve de carbono Curiosity descoberto na Cratera Gale. A nuvem pode ter esfriado significativamente Marte, causando glaciação neste cenário. O resfriamento ea formação de gelo estavam impedindo que o carbono mais leve nas nuvensmolecules se misturasse com o outro carbono de Marte, criando depósitos de dióxido de carbono elevado. Oder artigo afirma que „o derretimento glacial durante o período glacial eo recuo do gelo posteriormente devem deixar partículas de poeira interestelar na superfície geomorfológica“.

A hipótese se encaixa, já que o Curiosity encontrou alguns altos níveis de C12 no topo dos cumes – como o Vera Rubin Ridge – e outros pontos altos na Cratera Gale. As amostras foram coletadas de „… umavariatedade de rochas (argila, areia e arenito) e foram distribuídasprovisoriamente durante as operações da missão até o momento“, afirma o jornal. No entanto, a hipótese da nuvem Molecular é uma cadeia improvável de eventos.

Der Rover Curiosity von der NASA schwebt über einem Roboter, der eine Brücke bildet, um Vera Rubin Ridge auf der Basis von Monte Sharp in Cratera Gale zu erkunden – wird von der Kraterwand entfernt. Este Mosaik der Kameras Navcam ist ein Teil der brutalen Bilder von Sol 1833, 2 de outubro de 2017, und für Colorido. Bildnachweis: NASA/JPL/Ken Kramer/kenkremer.com/Marco DiLorenzo.

Outra hipótese não biológica envolve a luz ultravioleta. Eine atmosfera marciana contém mais de 95% de dióxido de carbono e, neste cenário, a luz UV pode reagir com o gas dióxido de carbono na atmosfera marciana, resultando em novas partículas contendo carbono. Als partículas teriam chovido em Marte e se tornado parte das rochas de lá. Essa hipótese é semelhante a como os metanogênicos produzem indiretamente C12 na Terra, mas é completamente abiótico.

„Todas as três explicações se encaixam nos dados“, Abhandlung über den Hauptautor Christopher House. „Nós simplesmente precisamos de mais dados para descartá-los ou excluí-los.“

Esta figura do estudo esclarece as três hipóteses que poderiam explicar an assinatura do carbono. O azul mostra o metano biologicamente produzido no interior de Marte, que precipitou a matéria orgânica empobrecida 13°C após a fotólise. Laranja mostra reações fotoquímicas via luz UV que podem resultar em muitos produtos atmosféricos, alguns dos quais podem ser depositados como matéria orgânica com ligações químicas facilmente quebradas. Graues Mostra ist ein Hipótese da Nuvem Molecular. Bildnachweis: House et al. 2022.

„Na Terra, os processos que produzem o sinal de carbono que detectamos em Marte são processos biológicos“, Acrescentou House. „Temos que entender se a mesma explicação funciona para Marte ou se existem outras explicações porque Marte é completamente diferente.“

Aproximadamente metade das amostras do Curiosity continham níveis inesperadamente altos de C12. Não só é maior do que a proporção da Terra; É mais alto do que os cientistas encontraram em meteoritos marcianos e na atmosfera marciana. As amostras vieram de cinco locais na Cratera Gale, e todos os locais tinham uma coisa em comum: eles tinham telhados antigos bem preservados.

Como disse Paul Mahaffiy, os resultados são „impressionantemente intrigantes“. Mas os cientistas ainda estão aprendendo sobre o ciclo do carbono em Marte, e ainda não sabemos muito. É tentador fazer suposições sobre o ciclo do carbono em Marte com base no ciclo do carbono na Terra. Mas o carbono pode circle por Marte de maneiras que ainda não imaginamos. Siehe essa assinatura de carbono é ou não um sinal de vida ainda é um conhecimento valioso quando se trata de entender an assinatura de carbono de Marte.

„Definir o ciclo do carbono em Marte é absolutamente fundamental para tentar entender como a vida pode se encaixar nesse ciclo“, disse Andrew Steele, ein neugieriger Wissenschaftler der Carnegie Institution for Science in Washington, DC. „Fizemos isso com sucesso na Terra, mas estamos apenas começando a definir esse ciclo para Marte.“

Mas não é facil tirar conclusões sobre Marte com base no ciclo do carbono na Terra. Steele explicou isso quando disse: „Há uma grande parte do ciclo do carbono na Terra que inclui a vida, e por causa da vida, há uma grande parte do ciclo do carbono na Terra que não entendemos porque em tohamdos os lugares, há que vida .“

Oder Rover Perseverance da NASA procura sinais de vida antiga em Marte na Cratera Jezero. Os resultados tun Neugier podem informar als atividades de amostragem de persistência. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/MSSS

O Curiosity ainda está operando em Marte e estará por um tempo. O significado dessas amostras, juntamente com uma melhor compreensão do ciclo do carbono em Marte, está por vir. O Curiosity levará mais amostras de rochas para medir as concentrações de isótopos de carbono. Ele coletará amostras de rochas de outras superfícies antigas e bem preservadas para ver se os resultados são semelhantes a esses. Idealmente, ele encontraria outra coluna de metano ea amostraria, mas esses eventos são imprevisíveis e não há como se preparar para um.

De qualquer forma, esses resultados ajudarão na coleta de amostras de persistência na Cratera Jezero. A perseverança pode Confirmar sinais semelhantes de carbono e até determinar se são ou não biológicos.

Perseverance também está coletando amostras para retornar à Terra. Os cientistas estudarão essas amostras mais ativamente do que o laboratório do rover, então quem sabe o que aprenderemos.

A vida antiga em Marte é uma possibilidade tentadora, mas por enquanto, pelo menos, não é certa.

Postado originalmente em universo hoje.

Para mais informações sobre esta pesquisa, konsultieren Sie:

Referência: „Composições de isótopos de carbono esgotadas observadas na Cratera Gale, Marte“ von Christopher H. . Atria, Jennifer L. Eigenbrod, Alexis Gilbert, Amy E. Hoffman, Maeva Milan, Andrew Steel, Daniel B. Glavin, Charles A. Malspin und Paul R. Mahaffey, 17. Januar 2022, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2115651119