A Curiosity által a Mars felszínén gyűjtött kőzetekből származó por elemzése után a tudósok bejelentették, hogy a minták közül több is olyan szénizotópot tartalmaz, amely a Földön biológiai folyamatokhoz kapcsolódik.
Bár a felfedezés érdekes, nem feltétlenül utal ősi életre a Vörös Bolygón, mivel a kutatók eddig még nem találtak erre vonatkozóan meggyőző bizonyítékokat, például ősi baktériumok által létrehozott üledékes kőzetformációkat, vagy az élet által alkotott szerves molekulák sokféleségét.
A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban közzétett tanulmány szerint három feltételezés van a Marson különlegesnek mondható izotópok jelenlétére. A hipotéziseiket részben a földi szén kialakulásának körülményeiből merítik, de a tudósok figyelmeztetnek arra, hogy a két bolygó annyira különbözik egymástól, hogy a földi példák alapján nem vonható le végleges következtetés a marsi szén keletkezésének okaira.
Az első, a biológiai magyarázat. Eszerint a feltételezés szerint a felszínen élő ősi baktériumok egyedi szénnyomot hoztak létre, amikor metánt bocsátottak a légkörbe. Ott az ultraibolya fény nagyobb, és összetettebb molekulákká alakította át a gázt, amelyek lehullva a felszínre, a Mars kőzeteiben konzerválódtak, egyedi szénnyomukkal együtt.
Két másik hipotézis nem biológiai, inkább kémiai magyarázatot kínál. Az egyik szerint a most azonosított szénnyomok az ultraibolya fény és a Mars légkörében lévő szén-dioxid gáz kölcsönhatásából keletkezhettek, és új, szén tartalmú molekulákat hoztak létre, amelyek leülepedtek a felszínre, a kőzetek pedig magukba zárták ezeket. A másik feltételezés szerint a most kimutatott szén egy több száz millió évvel ezelőtti ritka eseményből maradhatott hátra, amikor a Naprendszer áthaladt egy óriási, szénben gazdag molekulafelhőn.
Mivel mindhárom magyarázat illik a most kapott eredményre, még több adatra van szükség ahhoz, hogy a kört szűkíteni lehessen.
A mérési módszer
A minták elemzéséhez a Curiosity SAM elnevezésű egységében található lézerspektrométert (TLS) használták. A SAM a Gale-kráter geológiailag különböző helyeiről származó 24 mintát körülbelül 850°C-ra hevítette fel, hogy a bennük lévő gázok felszabaduljanak. Ezután a TLS segítségével megmérték a hevítés során felszabadult szén egy részének izotópjait. Az izotópok egy elem olyan atomjai, amelyek a neutronok eltérő száma miatt eltérő tömegűek, és fontos szerepet játszanak a bolygók kémiai és biológiai fejlődésének megértésében.
A szén különösen fontos, mivel ez az elem a földi élet alkotóeleme, minden élőlényben jelen van. Mindenhol megtalálható, így a levegőben, a vízben és a talajban is, folytonos körforgásban.
A Curiosity marsjáró által fúrt Highfield-lyuk, amely a Gale-kráterben elhelyezkedő Vera Rubin gerincen található. Az ebből a lyukból származó kőzetpor 12-es szénizotópot tartalmazott. Kép forrása: NASA/Caltech-JPL/MSSS
Mi indokolja a biológiai magyarázatot?
A szénnek három izotópja fordul elő a természetben: a 12-es (12C), a 13-as (13C) és a 14-es (14C) tömegszámú. A földi élőlények például a szén kisebb, könnyebb izotópját, a 12-es számút használják a táplálék metabolizálásához (anyagcseréjéhez) vagy a fotoszintézishez, szemben a nehezebb 13-as számúval, így a kőzetekben jelentősen több a 12C, mint a 13C, ami más bizonyítékokkal együtt azt sugallja a tudósok számára, hogy az élettel kapcsolatos jeleket látják. A két szénizotóp arányának vizsgálata segít a tudósoknak megállapítani, hogy milyen típusú életről van szó és milyen környezetben élt. Legalábbis itt a Földön.
A Marson a Curiosity kutatói azt állapították meg, hogy a minták közel felében meglepően nagy mennyiségben a 12-es szénizotóp található, ellentétben azzal, amit korábban a tudósok a Mars légkörében és a Vörös Bolygóról származó, Földre hullott meteoritokban mértek.
Az elemzéshez használt minták a Gale-kráter öt különböző helyéről származnak, amelyek annyiban kapcsolódhatnak egymáshoz, hogy mindegyik helyszín jól megőrződött, ősi felszínnel rendelkezik.
Ez egyszerűbben megfogalmazva, a most Marson észlelt szénizotóp a földi körülmények között az élőlényekhez kapcsolódik. Mielőtt kijelenthető lenne az, hogy van, vagy volt élet a Marson, ki kell deríteni, hogy ugyanez az elmélet működik-e a Vörös Bolygó esetében is, vagy más magyarázatot kell keresni.
Nem minden fekete vagy fehér – avagy mi szól a biológiai magyarázat ellen?
Érthető, hogy a kutatók nem szeretnének elhamarkodott kijelentéseket tenni, és egyből rávágni a most kapott eredményekre azt, hogy életet találtak a Marson. Főként azért sem, mert pontosan tudják, hogy ha más bolygó, akkor mások a körülmények. A Mars azért különleges, mert 4,5 milliárd évvel ezelőtt a szénizotópok más keverékével alakulhatott ki, mint a Föld. Ezen túlmenően kisebb, hűvösebb, gyengébb a gravitációja, és más gázok vannak a légkörében. Ráadásul a Marson a szén ciklikusan, élet nélkül is változhat.
„A Földön a szén ciklusának egy hatalmas része az életet foglalja magában, és éppen emiatt a szén körforgásának egy másik részét nem értjük, mert bárhová nézünk a Földön, mindenhol van élet.” – mondta Andrew Steele a Curiosity csapatának tagja, és a washingtoni Carnegie Institution for Science kutatója. Steele megjegyezte továbbá, hogy a tudósok még csak most kezdik megérteni, hogyan zajlik a szén körforgásának folyamata a Marson, és így azt is, hogyan kell értelmezni az izotóparányokat és a nem biológiai tevékenységeket, amelyek ezekhez az eredményekhez vezethetnek.
A Curiosity az első olyan rover, amely a felszíni szénizotópok vizsgálatára alkalmas eszközökkel rendelkezik. A kutatók folytatják a kőzetek elemzését és a szénizotópok mérését, hogy lássák, hasonló eredményeket kapnak-e akkor is, amikor a rover más helyekre látogat el. Olyan helyekre, ahol feltételezhetően jó állapotban megmaradhatott az ősi felszín. A metántermelő mikroorganizmusokkal kapcsolatos biológiai hipotézis további tesztelése érdekében szeretnék elemezni a felszínről felszabaduló metánfelhő széntartalmát. A rover 2019-ben váratlanul találkozott egy ilyen felhővel, de azt nem lehet megjósolni, hogy ez megismétlődik-e.
Ez a tanulmány útmutatást adhat a Perseverance csapata számára is, hogy milyen típusú mintákat érdemes gyűjteni a szén jelenlétének megerősítéséhez és annak végleges megállapításához, hogy az életből származik-e vagy sem. Miután a mintákat a jövőben elhozzák a Földre, azokat alaposabb elemzéseknek lehet majd alávetni.
A Gale-kráterben található Stimson-homokkő formáció. Ezen a helyen fúrta a Curiosity az Edinburgh elnevezésű lyukat, amelynek mintája szintén 12-es szénizotópot tartalmazott. Kép forrása: NASA/Caltech-JPL/MSSS