Gesteinsproben aus den westlichen USA lehren, wie man auf dem Mars auf Lebensjagd geht | 2020

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Anonim

Mit der Nachricht, dass die NASA in dieser Woche das Vorhandensein von fließendem Salzwasser auf der Marsoberfläche bestätigt hat, hat die Jagd nach dem Leben auf dem Roten Planeten neuen Schwung erhalten.

"Einer der vielen Gründe, warum dies aufregend ist, ist, dass das Leben, wie wir es derzeit kennen, Wasser erfordert", sagte Alison Olcott-Marshall, Assistenzprofessorin für Geologie an der Universität von Kansas. "Die Tatsache, dass es auf dem Mars präsent ist, bedeutet, dass die grundlegendste und universellste Voraussetzung für das Leben erfüllt wurde."

In der Zeitschrift Astrobiologie Olcott-Marshall hat kürzlich eine Analyse von eozänen Gesteinen veröffentlicht, die in der Green River Formation gefunden wurden, einem Seensystem, das sich über Teile von Colorado, Utah und Wyoming erstreckt.

Marshall und Co-Autor Nicholas A. Cestari, eine Meisterschülerin in ihrem Labor, stellten fest, dass diese Green River-Gesteine ​​Merkmale aufweisen, die das Vorhandensein von Leben visuell anzeigen, und sie argumentieren, dass Sonden für den Mars ähnliche Indikatoren auf diesem Planeten identifizieren und überprüfen sollten sie durch chemische Analyse.

"Sobald etwas in den Weltraum gestartet ist, wird es viel schwieriger, Änderungen vorzunehmen - nicht unmöglich, aber viel, viel schwieriger", sagte Olcott-Marshall. "Wissenschaftler debattieren immer noch über die Ergebnisse einiger Experimente zur Lebenserfassung, die Ende der 70er Jahre auf den Wikingermissionen zum Mars geflogen sind. Dies hängt zum großen Teil mit der Art und Weise zusammen, wie die Experimente konzipiert wurden Einige dieser Unebenheiten wurden hier auf der Erde geglättet, wenn wir Experimente leicht überarbeiten, replizieren und wiederholen können. "

Die Forscher untersuchten Gesteinsproben mit Kern aus der Zeit vor 50 Millionen Jahren, die Abschnitte von "mikrobiellen Matten" enthielten.

"Mikrobielle Matten sind im Wesentlichen die mikrobielle Weltversion von Mehrfamilienhäusern - sie sind geschichtete Gemeinschaften von Mikroben und jede Schicht repräsentiert eine andere Stoffwechselstrategie", sagte Olcott-Marshall. Im Allgemeinen befinden sich die photosynthetischen Mikroben an der Spitze, und dann verwendet jede nachfolgende Schicht die Abfallprodukte der obigen Stufe. Somit enthält eine Mikrobenmatte nicht nur viel Biologie, sondern auch eine große Anzahl chemischer Pigmente und Stoffwechselprodukte hergestellt werden, was viele potenzielle Biosignaturen bedeutet. "

Während des Eozäns hat die Wasserchemie der Green River Formation zuweilen Fische und andere Organismen aus dem See entfernt und Raum für das Gedeihen dieser Mikroben geschaffen.

"In dieser Zeit bildeten sich 'Mikrobialiten' - dies sind Gesteine, die nach mikrobiellen Verfahren hergestellt werden, im Wesentlichen die erhaltenen Überreste von Mikrobenmatten. Die Green River-Formation weist eine Vielzahl dieser Strukturen auf, und diese Merkmale sind der Grund, warum wir uns umgesehen haben in diesen Gesteinen sind Mikrobialiten ein Lebenserkennungsziel auf dem Mars. "

Zunächst untersuchten die Forscher die entkernten Proben visuell auf Anzeichen von Biologie, indem sie geologische Anzeichen identifizierten, die mit Mikrobialiten assoziiert sind - beispielsweise "Stromatoliten".

"Dies sind Dinge wie fein laminierte Sedimente, bei denen jede Laminierung den folgenden folgt, oder Anzeichen von kohäsivem Sediment, Dinge wie Schichten, die über sich selbst rollen oder in einem Winkel stehen, der steiler ist als es die Schwerkraft zulässt", sagte Olcott-Marshall. "Dies sind alles Anzeichen dafür, dass Mikroben das Sediment zusammenhalten."

Wenn die visuelle Untersuchung auf das Vorhandensein von Biologie in Abschnitten der Gesteinskerne hinwies, versuchten die Forscher, das Vorhandensein von Leben zu bestätigen. Sie pulverisierten diese Gesteinsproben in einer Kugelmühle und verwendeten dann heiße organische Lösungsmittel wie Methanol, um alle organischen Kohlenstoffe zu entfernen, die möglicherweise in den Gesteinen erhalten geblieben waren. Dieses Lösungsmittel wurde dann konzentriert und mittels Gaschromatographie / Massenspektroskopie analysiert.

"GC / MS ermöglicht die Identifizierung von Verbindungen, einschließlich organischer Moleküle, die in einem Gestein konserviert sind", sagte Olcott-Marshall. "Viking war das erste Mal, dass ein GC / MS zum Mars geschickt wurde, und es gibt momentan einen, der Daten über Curiosity sammelt."

Mithilfe von GC / MS stellten die Forscher fest, dass Gesteinsstrukturen vor Millionen von Jahren tatsächlich als lebende Organismen in biologischer Form vorkamen: Eine Analyse ergab, dass Lipid-Biomarker vorhanden waren.

"Ein Lipid-Biomarker ist der konservierte Rest eines Lipids oder Fettes, das einmal von einem Organismus synthetisiert wurde", sagte Olcott-Marshall. "Diese können einfach oder sehr komplex sein. Unterschiedliche Organismen produzieren unterschiedliche Lipide, so dass die Identifizierung des Biomarkers häufig ein tieferes Verständnis der Biota oder der Umgebung ermöglicht, in der sich ein Gestein gebildet hat. Dies ist eine Art von Biosignatur."

Die Forscher sagten, ihre Ergebnisse könnten ein aussagekräftiger Leitfaden für die Probenauswahl auf dem Mars sein.

"Derzeit gibt es eine GC / MS zu Curiosity, aber es gibt nur neun Probenbecher, die für die Suche nach Biomarkern wie diesen vorgesehen sind", sagte Olcott-Marshall. "Es ist entscheidend, dass diese neun Proben höchstwahrscheinlich den Erfolg garantieren.

Darüber hinaus besteht eines der Ziele der geplanten Rover-Mission 2020 darin, Beispiele für das Caching für die spätere Rückkehr zur Erde zu identifizieren. Die Menge an Proben, die zurückgegeben werden kann, ist wahrscheinlich sehr gering. Daher ist es wiederum sehr wichtig, unser Bestes zu geben, um den Erfolg zu garantieren. Dies zeigt, dass wir visuelle Inspektion verwenden können, um nach diesen Proben zu suchen, die für die weitere Biosignaturanalyse wahrscheinlich erfolgreich sind. "

Sie sagte, dass mikrobielle und nicht-mikrobielle Gesteine ​​in ähnlichen Umgebungen gefunden werden, mit identischen Erhaltungsverläufen für Millionen von Jahren und vielen der gleichen chemischen Parameter, wie z. B. Mengen an in den Gesteinen konserviertem organischem Kohlenstoff.

"Der einzige Unterschied besteht darin, dass ein Gestein so geformt ist, wie es die Menschen mit der Biologie in Verbindung gebracht haben, und diese Gesteine ​​scheinen die Biosignaturen zumindest im Green River zu bewahren", sagte sie.