5 Minuten
Nauji Perseverance mineraliniai duomenys rodo galimą senovinę mikrobinę veiklą
Praėjusiais metais NASA robotas Perseverance grąžino duomenis, tarp kurių yra Bright Angel sluoksnio uolų mineraliniai ir cheminiai raštai, kuriuos tyrėjai laiko vienu stipriausių nuotolinių įrodymų apie mikrobiškai valdomus procesus senoviniame Marse. Robotui buvo aptikta uola pavadinimu Chevaya Falls, taip pat panašios taikinės, vadinamos Sapphire Canyon ir Apollo Temple, Jezero kraterio dugne — senoviniame ežero baseine, kuriame kadaise buvo paviršinis vanduo.
Chevaya Falls kai kurie bruožai. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Geocientistas Joel Hurowitz iš Stony Brook universiteto vadovavo išsamiam Perseverance instrumentų duomenų analizei. Tyrėjų komanda teigia, kad „leopard-spot“ dėmelių mineralų sudėtis ir erdvinis pasiskirstymas geriausiai paaiškinami redoks ciklais — pakartotiniais cheminiais procesais, per kurias elektronai pereina tarp geležies, sieros ir organinio anglies junginių. Žemėje šiuos redoks procesus dažnai varo mikrobiniai metabolizmai nuosėdose: mikroorganizmai naudoja organinę angliavandenilį ir kaip elektronų akceptorius pasitelkia oksiduotą geležį ar sulfatą, tuo metu susidarant būdingoms mineralų grupėms.
Bright Angel mėginiai turi kelis komponentus, didinančius biologinio aiškinimo tikimybę. Instrumentai aptiko anglimi praturtintus organinius junginius, gausius molio mineralus, rodantį praeities vandenį, kalcio sulfato sluoksnius, atskirtus hematito siūlėmis, bei dėmėtą geležies fosfatų ir geležies sulfido koncentraciją — mineralus, galbūt atitinkančius vivianitą ir greigitą. Fosfatai yra esminiai gyvybei Žemėje, o vivianitas bei greigitas gali susidaryti mikrobinėms geležies ir sulfato transformacijoms arba per abiotinius redoks procesus.
Kodėl mineralų išdėstymas svarbus: kaip atskirti biologinius ir abiotinius procesus
Organinės medžiagos buvimas Marse savaime nėra unikalus gyvybės požymis; abiotiniai procesai taip pat gali generuoti organines molekules. Tai, kas daro Bright Angel radinius ypatingus, yra kelių galimų biosignatūrų derinys: organiniai junginiai kartu su molingomis nuosėdomis, atskirtomis mineralinėmis siūlėmis bei specifine geležies–sieros–fosfato chemija, sutelktai diskrečiose dėmėse.
Hurowitz ir kolegos modeliavo tiek biologinius, tiek abiotinius kelius, galinčius suformuoti stebimą mineralogiją. Jie aptiko abiotinį kelią, galintį redukuoti sulfatą iki sulfido ir pagaminti panašias sulfido bei fosfato fazes, tačiau tik esant ekstremalioms sąlygoms — arba labai žemam pH (stipri rūgštingumas), arba aukštai temperatūrai 150–200 °C diapazone — ir per geologiškai ilgus laikotarpius. Bright Angel uolose nėra nepriklausomų požymių, rodančių tokią intensyvią kaitrą ar rūgštumą, todėl abiotinis paaiškinimas yra silpnesnis.
Kaip pažymi geobiologas Michael Tice iš Texas A&M University, svarbi ne tik mineralų tapatybė, bet ir jų mikromastelio išdėstymas bei sutapimas, dėl ko redoks ciklo interpretacija tampa įtikinama. Žemėje mikrobinės bendrijos nuosėdinėse aplinkose dažnai sukuria būtent tokias tekstūras ir mineralinius derinius metabolizuodamos organinį anglies kiekį.
Misinijos kontekstas ir ribotumai: kodėl mėginių grąžinimas svarbus
Perseverance yra aprūpintas galingu ir papildančių vienas kitą instrumentų rinkiniu — kameromis, spektrometrais ir cheminiais analizatoriais — kurie gali apibūdinti uolas vietoje. Vis dėlto šie įrankiai negali prilygti pilnam analitiniam diapazonui, prieinamam laboratorijose Žemėje. Galutiniai testai dėl mikrofosilijų, izotopų frakcionavimo modelių, molekulinių biomarkerių ir nanoskalės mineralinių audinių reikalauja grąžintų mėginių.
Perseverance saugo uolų grūdus ateičiai skirtai Mars Sample Return kampanijai. Kol tie mėginiai nepasieks Žemės, Bright Angel rezultatai lieka įtikinami, bet ne galutiniai. Tyrėjai raginan tikslingai atlikti laboratorinius eksperimentus Žemėje, kad būtų išbandyti tiek mikrobiniai, tiek abiotiniai redoks keliai esant Marsui būdingoms temperatūroms, slėgiams ir cheminių sąlygų diapazonui, taip palengvinant nuotolinių duomenų interpretaciją ir paruošiant analizės protokolus grąžintiems mėginiams.
Pagrindinės mokslinės išvados
- Jei Bright Angel mineralogiją sukėlė mikrobinis redoks ciklas, tai reikštų, kad senovės Marsas turėjo energijos gradientus, vandenį ir reikalingas maistines medžiagas, pakankamas palaikyti gyvybei panašius metabolizmus.
- Fosfatais praturtintų ir geležies–sieros mineralų aptikimas kartu su organika atspindėtų kritinius biogeocheminius procesus, kurie palaiko gyvybę Žemės nuosėdose.
- Biologinis kilmės paaiškinimas sustiprintų argumentą, kad gyvenimui tinkamos aplinkos ir galimai gyvybė egzistavo keliose ankstyvojo Marso vietovėse.
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Ateities patvirtinimas priklauso nuo Mars Sample Return architektūrų, aukštos skiriamosios galios masės spektrometrų, izotopų analizatorių, elektroninių mikroskopų ir kitų laboratorinio lygio instrumentų Žemėje. Lygiagrečios laboratorinės simuliacijos ir žemės analogų tyrimai (pavyzdžiui, nuosėdinės sistemos, kur vyksta geležies ir sieros ciklai) patobulins interpretacijos sistemas ir biosignatūrų paieškos strategijas Marse ir kitose planetinėse kūnuose.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Martínez, astrobiologė ir planetų chemikė, nedalyvavusi tyrime, teigia: "Bright Angel duomenys yra įdomūs, nes jie sujungia kelis įrodymų kelius, kurie kartu yra labiau nurodantys į biologinę veiklą negu bet koks pavienis stebėjimas. Mineralų tekstūros ir fosfatų su geležies sulfidais erdvinis sutapimas yra ypač provokuojantys. Vis dėlto turime elgtis atsargiai: Marsas gali nustebinti netikėtomis abiotinėmis chemijomis. Kitas lemiamas žingsnis — praktinė grąžintų grūdų analizė instrumentais, galinčiais aptikti mikrofosilijas ir izotopinius modelius submikrono mastu."
"Perseverance atliko būtent tai, ką turėtų daryti puikus robotinis tyrinėtojas: identifikuoti perspektyviausius mėginius ir juos išsaugoti galutinei laboratorinei analizei," priduria Martínez.
Išvada
Bright Angel formacija Jezero krateryje pateikė mineralinius ir cheminius raštus, kurie labai primena geležies–sieros–organikos sąveikas, valdomas mikrobinio metabolizmo Žemėje. Nors išsamūs modeliai rodo, kad kai kurios signalo dalys gali būti paaiškintos abiotiniais keliais, tokios scenarijoms reikalingos sąlygos neturi nepriklausomų įrodymų uolose. Kol Perseverance saugomi mėginiai nebus grąžinti į Žemę ir ištirti laboratoriniais instrumentais, šie radiniai lieka stipriausi nuotoliniai įrodymai, kad senovės Marsas galėjo turėti mikrobiškai tarpininkaujamus redoks procesus. Atranka sustiprina prioritetus Mars Sample Return programai ir laboratoriniams eksperimentams, skirtoms atskirti biologines ir abiotines redoks paraštes kituose pasauliuose.
Quelle: sciencealert
Kommentare