Ko dara ogles, jēlnafta un trifeles ir kopīgs? Uz priekšu. Mēs gaidīsim.
Atbilde ir tiofēni, molekula, kas uzvedas līdzīgi benzolam. Jēlnafta, ogles un trifeles satur tiofēnus. Tāpat dariet dažas citas vielas. MSL Curiosity atrada tiofēnus uz Marsa, un, lai gan tas neapgāžami nepierāda, ka Marsā kādreiz bija dzīvība, tā atklāšana ir svarīgs pagrieziena punkts roveram. Jo īpaši tāpēc, ka trifeles ir dzīvas, un kādreiz bija arī nafta un ogles.
Citāts no NASA Curiosity tīmekļa vietnes mums atgādina, kāda ir rovera misija: 'Curiosity tika izstrādāts, lai novērtētu, vai Marsam kādreiz ir bijusi vide, kas spēj atbalstīt mazas dzīvības formas, ko sauc par mikrobiem. Citiem vārdiem sakot, tās misija ir noteikt planētas “apdzīvojamību”.
Zinātnieku pāris no Berlīnes Tehniskās universitātes domā, ka uz Marsa atrastie tiofēni Curiosity varētu būt agrīnas Marsa dzīves pazīmes. Ja viņiem ir taisnība, tad Marsu savulaik apdzīvoja vienkāršas dzīvības formas. Viņi ir iepazīstinājuši ar saviem atklājumiem jaunā dokumentā.
Pāris ir Dirks Šulce-Makuhs un Džeikobs Heincs. Šulce-Makuhs ir arī Vašingtonas štata universitātes astrobiologs. Viņu papīra nosaukums ir 'Tiofēni uz Marsa: biotiska vai abiotiska izcelsme?' Tas ir publicēts žurnālā Astrobioloģija .
MSL Curiosity atklāja tiofēni Marsa nogulumos. Tā ir viena no daudzajām interesantajām molekulām, kas atrastas uz Marsa un kurām varētu būt biotiska izcelsme. Tiofēniem var būt arī abiotiska izcelsme diaģenēzes rezultātā, kas ir fiziskas un ķīmiskas izmaiņas, kas notiek, nogulumiem kļūstot par nogulumiežiem.
Nogulumieži uz Marsa, ko pētījis NASA marsa marsētājs Curiosity. Tiofēnus var ražot biotiskos vai abiotiskos procesos, piemēram, kad nogulumi kļūst par nogulumiežiem. NASA/JPL-Caltech/MSSS — Kataloga lapa · Pilnas izšķirtspējas (JPEG · TIFF), publiskais domēns, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30263203
Lai atrastu tiofēnus Marsa nogulumos, Curiosity vispirms bija jāuzsilda paraugs virs 500 pēc Celsija. Tad Curiosity to pārbaudīja ar SAM (Marsa parauga analīze) instruments. SAM analizēja gāzes, kas nāk no parauga, izmantojot gāzu hromatogrāfijas-masas spektrometriju. SAM patiesībā ir trīs instrumenti vienā, un kopā viņi meklē organiskās ķīmiskās vielas.
'Mēs identificējām vairākus tiofēnu bioloģiskos ceļus, kas šķiet ticamāki nekā ķīmiskie, taču mums joprojām ir vajadzīgi pierādījumi,' sacīja Dirks Šulce-Makuhs. preses relīze . 'Ja uz Zemes atrodat tiofēnus, tad jūs domājat, ka tie ir bioloģiski, bet uz Marsa, protams, latiņai, lai to pierādītu, ir jābūt nedaudz augstākai.'
Tiofēniem ir struktūra, kas liecina par iespējamu biotisko izcelsmi. Tiem ir četri oglekļa atomi un viens sēra atoms, kas sakārtots gredzenā ar ūdeņraža atomiem. Ogļūdeņraži ir būtiski elementi organiskā ķīmija , un ogļūdeņražu molekulas, kas satur sēra atomus, ir svarīga organiskās ķīmijas pētījuma sastāvdaļa.
Tiofēna molekula. Attēla kredīts: Jynto — paša darbs, publiskais domēns, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11357639
Ir nebioloģiski tiofēnu avoti. Tos var radīt meteoru triecieni un process, ko sauc par termoķīmisko sulfātu reducēšanu, kur savienojumi tiek uzkarsēti virs 120 C (248 F).
Bet visinteresantākie ir tiofēnu bioloģiskie avoti. Tālā pagātnē, iespējams, pirms aptuveni 3 miljardiem gadu, Marss bija daudz atšķirīga vieta. Iespējams, ka tajā bija silta un mitra vide, kurā varēja būt dzīvība. Šīs senās baktērijas varēja bioloģiski veicināt sulfātu samazināšanas procesu, kā rezultātā radās Curiosity atklātie tiofēni.
Tehnoloģijas virzās ātri. Curiosity bija daudz attīstītāka nekā tās priekšgājēji Spirit un Opportunity. Tajā tiek izmantota tehnoloģija, kas analīzei sadala lielas molekulas mazākās molekulās. Bet, kad uz sarkanās planētas ieradīsies nākamais Marsa braucējs, ESA ExoMars misija, tas ienesīs vēl progresīvākas tehnoloģijas.
ExoMars MOMA (Marsa organisko molekulu analizators) ir galvenais astrobioloģijas instruments uz ExoMars rover, kā arī lielākais instruments. Tas ir nedaudz izsmalcinātāks nekā Curiosity instruments, un tas nepaļaujas uz fragmentāciju, lai pētītu molekulas. MOMA ļaus savākt un pētīt lielākas molekulas.
ESA rover ExoMars nolaidīsies uz Marsa 2021. gadā un turpinās meklēt pierādījumus par seno dzīvi uz Marsa. Kredīts: ESA
MOMA izmantos jēdzienu homohiralitāte identificēt molekulas kā biotiskas vai abiotiskas, ko MSL Curiosity nevar izdarīt. Homohiralitāte ir aminoskābju un cukuru īpašība. Daudzas dzīvībai nepieciešamās organiskās molekulas, tostarp aminoskābes un cukuri, var būt gan kreiļu, gan labroču veidā, ko dēvē par to hiralitāti.
Zemes dzīvē 19 no 20 aminoskābēm ir homohirālas un kreisās puses, savukārt cukuri, kas ir daļa no RNS un DNS, ir homohirāli un labās puses. Homohiralitāte ir būtiska efektīvai vielmaiņai. Bet tām pašām ķīmiskajām vielām, kas ražotas laboratorijā, būs vienāds kreiso un labroču veidu daudzums. Pamatideja ir tāda, ka, ja mēs atrodam homohirālus dzīvības celtniecības blokus, tiem, iespējams, ir bioloģisks avots.
Dzīvības molekulām ir jāspēj “saspiest rokas” viena otrai, lai tās darbotos. Cilvēki spiež roku no labās uz labo vai varbūt no kreisās uz labo. Nav iespējams kratīt no labās puses uz kreiso vai otrādi. Attēla kredīts: ESA
Izotopu attiecības var arī atšķirt vienus un tos pašus biotiskas vai abiotiskas izcelsmes atomus. Šulce-Makuhs un Heinze, šī raksta autori, domā, ka daži ExoMars rovera dati būtu jāizmanto, lai meklētu arī oglekļa un sēra izotopus. Jo īpaši abu vieglākie izotopi. Viņi domā, ka tieši tur mēs, visticamāk, atrodam bioloģisko izcelsmi.
'Organismi ir 'slinki'. Viņi labprātāk izmantotu elementa gaismas izotopu variācijas, jo tas viņiem maksā mazāk enerģijas,' sacīja Šulce-Makuhs.
Dzīvības formas mēdz mainīt līdzsvaru starp vieglajiem izotopiem un to radīto elementu smagajiem izotopiem. Šī attiecība atšķiras no attiecības tiem pašiem elementiem to veidošanas blokos. Pēc Šulzes Makuča domām, tā ir 'dzīvības zīme'.
Diskusija par dzīvi uz Marsa turpinās jau gadu desmitiem. Kad 1976. gadā vikingu nolaižamie kuģi atradās uz Marsa, viņi veica pirmos mērījumus in situ, meklējot organiskos savienojumus. Tas, ko viņi atrada, joprojām ir diezgan pretrunīgs, jo neviens laboratorijas eksperiments nav spējis pilnībā atjaunot šos rezultātus. Tomēr zinātnieku aprindās valda uzskats, ka vikingu atklājumus var izskaidrot ar abiotiskiem avotiem.
Nelaiķis, izcilais Kārlis Sagans stāv blakus vikingu nolaišanās lidmašīnas modelim. Pateicība: NASA
Rover ExoMars ir mūsu nākamais solis, lai izprastu senā Marsa apdzīvojamību. Tās eksperimentālie rezultāti var vest mūs soli tuvāk tam, lai pilnībā uzzinātu, vai Marsā kādreiz ir bijusi dzīvība. Bet diemžēl tas var nenovest mūs līdz šim secinājumam.
'Kā teica Kārlis Sagans, 'ārkārtējām prasībām ir nepieciešami ārkārtēji pierādījumi,' sacīja Šulce-Makuhs. 'Es domāju, ka pierādījumam patiešām būs nepieciešams, lai mēs tur sūtītu cilvēkus, un astronauts skatās caur mikroskopu un redz kustīgu mikrobu.'