De Nieuwsgierigheid rover heeft de meest diverse reeks organische moleculen ontdekt die ooit op Mars zijn gevonden, waaronder zeven die nog nooit eerder op de rode planeet waren gedetecteerd.
Deze koolstofhoudende verbindingen zijn dezelfde bouwstenen die het mogelijk hebben gemaakt dat er leven op aarde ontstond.
De resultaten zijn dinsdag gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatiekwam uit een eerste experiment in zijn soort op Mars: de rover verzamelde een gesteentemonster en loste het op in een chemische oplossing om de geheimen van de samenstelling ervan te ontsluieren.
Het onderzoeksteam gelooft dat de organische moleculen die in het gesteente zijn geïdentificeerd al 3,5 miljard jaar op Mars bewaard zijn gebleven, zegt hoofdonderzoeksauteur Dr. Amy Williams, universitair hoofddocent geologische wetenschappen aan de Universiteit van Florida en wetenschapper op de Curiosity-missie.
“Deze bevindingen zijn belangrijk omdat ze bevestigen dat grotere complexe organische materie gedurende geologische perioden op Mars bewaard blijft, ondanks de barre stralingsomgeving”, zei Williams. “Dit ondersteunt de zoektocht naar bewoonbare omgevingen op Mars, die wordt gedefinieerd als een plek waar leven zou hebben willen leven als het aanwezig was.”
De uitkomst vormt een aanvulling op Curiosity’s eerdere detecties van organische verbindingen en voegt steun toe aan het idee dat Mars miljarden jaren geleden waarschijnlijk ooit een bewoonbare planeet was, in tegenstelling tot de bevroren woestijn die het nu is.
“De onthulling van de missie voor mij was niet alleen dat Mars bewoonbaar was”, zegt co-auteur Ashwin Vasavada, projectwetenschapper van Curiosity bij het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië. “Het is gewoon hoe verbazingwekkend bewoonbaar het was.”
Het mijlpaalexperiment in de natte chemie was niet bedoeld om te onderscheiden of de moleculen fungeren als tekenen van oud leven op Mars, of de moleculen door meteorietinslagen op de rode planeet zijn afgeleverd of dat het organische materiaal eenvoudigweg het resultaat is van geologische processen.
Maar de bevindingen benadrukken een verzamelpunt voor veel planetaire wetenschappers. Om definitief vast te stellen of er ooit leven op Mars heeft bestaan, moeten gesteentemonsters naar de aarde worden teruggestuurd.
De Curiosity-rover landde in 2012 in de Gale-krater op Mars met als doel te bepalen of de planeet ooit bewoonbaar was. Jarenlang beklom de rover een gebied genaamd Mount Sharp in de krater, met als doel kleirijke lagen te bereiken die orbiters die rond de planeet cirkelden hadden opgemerkt.
De kleilagen, die organische moleculen kunnen behouden, suggereerden dat water niet alleen in een ver verleden op Mars aanwezig was, maar dat het in de loop van de tijd op de plek verdween en weer verscheen.
Het duurde zes tot zeven jaar voordat de nieuwsgierigheid na de landing de kleilaag in de Glen Torridon-regio van Mount Sharp bereikte, maar het wachten was het waard, zei Vasavada. De rover kwam sporen tegen van modderstenen uit oude meren, maar ook van zandsteen waar ooit bewegend water in de meren druppelde.
Leden van het uitgebreide team van de rover kwamen samen om de best mogelijke plek voor Curiosity te bepalen om een monster te boren om te testen op organisch materiaal. De rover heeft slechts twee natte chemiebekers aan boord, dus de teamleden wilden het experiment laten tellen. Ze kozen voor een site die ze een naam gaven Maria Anningnaar de baanbrekende Britse paleontoloog uit de 19e eeuw.
Curiosity boorde het kleimineraalhoudende zandsteenmonster in 2020, verpulverde het en plaatste het in het SAM-instrument, oftewel Sample Analysis at Mars, dat zich in de buik van de rover bevond.
SAM kan monsters in een kleine oven verwarmen en andere apparaten daarin gebruiken om de gassen te detecteren die vrijkomen door mineralen wanneer deze door hitte afbreken. Het instrument is gebruikt om andere belangrijke bevindingen op het gebied van de organische chemie op Mars te doen.
De rover liet monsters vallen in een klein kopje tetramethylammoniumhydroxide, oftewel TMAH. De corrosieve oplossing kan grote moleculen afbreken die moeilijk te identificeren zouden zijn en anders onzichtbare moleculen onthullen, aldus Williams van de Universiteit van Florida.
Het team kon 21 koolstofhoudende moleculen identificeren, waaronder de nieuw ontdekte stikstof-heterocyclus, of een ring van koolstofatomen die stikstof bevat – een structuur die dient als een voorloper van RNA en DNA, of nucleïnezuren gecodeerd met genetische informatie.
“Die detectie is behoorlijk diepgaand omdat deze structuren chemische voorlopers kunnen zijn van complexere stikstofhoudende moleculen”, zei Williams. “Stikstof-heterocycli zijn nog nooit eerder op het oppervlak van Mars gevonden of bevestigd in meteorieten op Mars.”
De resultaten onthulden ook de aanwezigheid van benzothiofeen, een koolstof- en zwavelhoudend molecuul dat doorgaans wordt aangetroffen in meteorieten, die in het verleden met planeten zoals de aarde hadden kunnen botsen.
“Hetzelfde spul dat door meteorieten op Mars neerregende, regende ook op aarde, en het leverde waarschijnlijk de bouwstenen voor het leven zoals we dat op onze planeet kennen,” zei Williams.
Een deel van het nieuwe onderzoek omvatte ook het verifiëren van de resultaten van Curiosity met uitgebreide tests in laboratoria op aarde. De onderzoekers stelden een stukje van de Murchison-meteoriet, dat organische moleculen bevat, bloot aan TMAH. De grotere moleculen van de meteoriet vielen uiteen in soortgelijke moleculen die in het Mary Anning-monster werden aangetroffen, waaronder benzothiofeen.
De Murchison-meteoriet, ontdekt in Australië in 1969, is meer dan 4 miljard jaar oud en bevat organische verbindingen.
Het afgelopen jaar heeft Curiosity ook de grootste organische moleculen ooit ontdekt op Mars, terwijl de Perseverance-rover luipaardvlekken op rotsen waarnam het oude leven kan hebben gemaakt. De waarnemingen, gecombineerd met de nieuwe resultaten, schetsen een intrigerend portret van hoe Mars er in het verre verleden uitzag, zei Vasavada.
“Ik ben zelf geen organisch scheikundige, maar het zien van een diversiteit aan organische stoffen betekent dat je het topje van de ijsberg voelt van een grotere diversiteit die er in het verleden was,” zei hij.
Het experiment baant ook de weg voor toekomstige missies die soortgelijke chemische experimenten willen uitvoeren om naar organische verbindingen in ons zonnestelsel te zoeken.
Zowel de ExoMars Rosalind Franklin-rover van de European Space Agency, die tegen het einde van het decennium op de rode planeet zal landen om een andere regio te verkennen, als de Dragonfly-missie van NASA om Saturnusmaan Titan te bestuderen, zullen natte chemie-experimenten aan boord hebben.
“Het was een hele prestatie om voor het eerst uit te vinden hoe je dit soort chemie op Mars kunt uitvoeren”, zegt co-auteur Charles Malespin, hoofdonderzoeker voor SAM bij het Goddard Space Flight Center van NASA in Greenbelt, Maryland. “Maar nu we wat oefening hebben gehad, zijn we bereid soortgelijke experimenten uit te voeren op toekomstige missies.”
De ontdekking is een duidelijke demonstratie dat sedimentair gesteente op Mars bewijsmateriaal kan bewaren van het organische materiaal dat miljarden jaren geleden ooit op het oppervlak van de planeet aanwezig was, zei Dr. Briony Horgan, hoogleraar aard-, atmosferische en planetaire wetenschappen aan de Purdue University in West Lafayette, Indiana. Horgan was medeonderzoeker en planner in het team voor de Perseverance rover-missie, maar was niet betrokken bij dit onderzoek.
“Hoewel we nog niet kunnen zeggen dat deze organische stoffen door het leven zijn geproduceerd, beginnen we de gegevens op te bouwen om die vraag te beantwoorden,” zei Horgan. “Om de vraag of deze organische stoffen al dan niet wijzen op leven op het oude Mars volledig te kunnen beantwoorden, moeten we monsters van Mars terugbrengen om in onze laboratoria op aarde te bestuderen. Het retourneren van de Perseverance-monsters van Mars blijft de topprioriteit van de planetaire gemeenschap.”
Het Congres annuleerde in januari een ambitieus maar duur plan van NASA en ESA om monsters verzameld door Perseverance terug te sturen naar de aarde, maar wetenschappers deinzen er niet voor terug om te benadrukken waarom dit de meest cruciale stap is om een van de grootste resterende kosmische vragen van de mensheid te beantwoorden: heeft er ooit leven buiten de aarde bestaan?
Vasavada, die getuige is geweest van NASA’s methodische aanpak bij het zoeken naar bewijs van eeuwenoud water en bewoonbaarheid op Mars in het verleden, gelooft dat het retourneren van monsters de enige manier is om deze decennialange zoektocht naar antwoorden te voltooien.
“Dit programma dat in 2000 begon, eindigde met een definitief experiment om erachter te komen of er ooit leven heeft bestaan,” zei Vasavada, verwijzend naar de voorgestelde terugkeer van monsters naar de aarde. ‘Ik wil dat het verhaal eindigt.’
Meld u aan voor CNN’s Wonder Theory wetenschappelijke nieuwsbrief. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke ontwikkelingen en meer.
