5 Minutės
Nauji mineraliniai duomenys iš Perseverance rodo galimą senovinę mikrobų veiklą
Praėjusiais metais NASA zondo Perseverance pateikti duomenys apima mineralinius ir cheminius dėsningumus Bright Angel formacijoje esančiuose uolienose, kuriuos mokslininkai vadina vienais stipriausių nuotolinių įrodymų apie mikrobiškai varomas reakcijas senoviniame Marte. Zondas aptiko uolieną, pavadintą Chevaya Falls, kartu su panašiais taikiniais Sapphire Canyon ir Apollo Temple Jezero kraterio dugne — senovinio ežero baseine, kuriame kadaise buvo paviršinio vandens.
Kelios Chevaya Falls ypatybės. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Stony Brook universiteto geoscientistas Joel Hurowitz vadovavo išsamiam Perseverance instrumentų komplekto rezultatų analizei. Komanda praneša, kad vadinamų „leopardinių dėmių" mineralų sudėtis ir erdvinis išsidėstymas geriausiai paaiškinami redoks ciklais — pasikartojančiomis cheminėmis reakcijomis, pernešančiomis elektronus tarp geležies, sieros ir organinio anglies. Žemėje tokie redoks procesai dažnai yra mikrobinės medžiagų apykaitos rezultatas nuosėdose: mikroorganizmai skaido organinę anglimi ir naudoja oksiduotą geležį arba sulfatą kaip elektronų akceptorius, tuo metu susidarant būdingoms mineralų asociacijoms.
Bright Angel mėginiai turi kelias sudedamąsias dalis, kurios padidina biologinės interpretacijos tikimybę. Instrumentai aptiko anglimi prisotintas organines medžiagas, gausius molinius mineralus, rodančius praeitą vandenį, kalcio sulfato sluoksnius, atskirtus hematito siūlėmis, ir dėmėtus geležies fosfato bei geležies sulfido koncentratus — mineralus, greičiausiai atitinkančius vivianitą ir greigitą. Fosfatai Žemėje yra svarbūs biologijai, o vivianitas ir greigitas gali formuotis mikrobinės geležies ir sulfatų transformacijos metu arba abiotiškai vykstančių redoks reakcijų rezultatu.
Kodėl mineralų išsidėstymas svarbus: kaip atskirti biologinius ir abiotiškus procesus
Organinės medžiagos buvimas Marse savaime nėra unikalus gyvybės požymis; abiotiškos reakcijos taip pat gali gaminti organines junginius. Bright Angel radinių reikšmę didina kelių potencialių biosignaturų derinys: organinės medžiagos kartu su molingomis nuosėdomis, atskirtomis mineralinėmis venomis, ir specifinė geležies–sieros–fosfato chemija, sutelkti atskiruose taškuose.
Hurowitz ir kolegos modeliavo tiek biologinius, tiek abiotiškus kelius, galinčius sukurti stebimą mineralogiją. Jie nustatė abiotišką kelią, galintį sumažinti sulfatą iki sulfido ir generuoti panašius sulfido bei fosfato fazes, tačiau tai įmanoma tik esant ekstremalioms sąlygoms — arba labai žemam pH (dideliam rūgštingumui), arba aukštoms temperatūroms 150–200°C diapazone — ir per geologiškai ilgą laiką. Bright Angel uolienose nėra nepriklausomų įrodymų, kad jos būtų patyrusios tokį intensyvų karštį ar rūgštumą, todėl abiotiškas paaiškinimas silpsta.
Kaip pažymi geobiologas Michael Tice iš Texas A&M University, svarbu ne tik mineralų identitetas, bet ir jų mikromasto išsidėstymas bei bendra lokalizacija, kas daro redoks ciklų interpretaciją realia. Žemėje mikrobinės bendruomenės nuosėdinių aplinkų sąlygomis dažnai sukuria būtent tokias tekstūras ir mineralų derinius metabolizuodamos organinę anglimi.
Misijos kontekstas ir ribotumai: kodėl svarbus mėginių pargabenimas
Perseverance įrengtas galingų ir papildančių vienas kitą instrumentų rinkiniu — kamerų, spektrometrų ir cheminių analizatorių — kurie gali apibūdinti uolienas vietoje. Tačiau šie įrankiai negali prilygti pilnam analizės diapazonui, prieinamam žemės laboratorijose. Galutiniai testai mikrofaunai, izotopų frakcijavimo modeliams, molekuliniams biomarkeriams ir nanoskalės mineralinėms struktūroms reikalauja pargabentų mėginių.
Perseverance kaupia uolienų kamienus ateičiai planuojamai Mars Sample Return kampanijai. Kol šie mėginiai nepasieks Žemės, Bright Angel rezultatai lieka įtikinami, bet ne galutiniai. Tyrėjų komanda ragina vykdyti tikslinius laboratorinius eksperimentus Žemėje, tiriant tiek mikrobinius, tiek abiotiškus redoks kelius Marsui būdingomis temperatūromis, slėgiais ir cheminėmis sąlygomis, kad būtų lengviau interpretuoti nuotolinius duomenis ir parengti analizės protokolus pargabentam materialui.
Pagrindinės mokslinės išvados
- Jei Bright Angel mineralogiją sukėlė mikrobų vykdomi redoks ciklai, tai reikštų, kad senovinis Marsas turėjo energijos gradientus, vandenį ir būtinus maistinius elementus, pakankamus palaikyti gyvybei panašias medžiagų apykaitas.
- Fosfatais turtingų ir geležies–sieros mineralų aptikimas kartu su organinėmis medžiagomis atspindėtų esminius biogeocheminius procesus, kurie palaiko gyvenimą Žemės nuosėdose.
- Biologinė kilmė sustiprintų argumentą, kad gyvybei palankios aplinkos ir galbūt gyvybė buvo aptinkamos keliuose ankstyvojo Marso regionuose.
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Ateities patvirtinimas priklauso nuo Mars Sample Return architektūrų, aukštos raiškos masių spektrometrų, izotopų analizatorių, elektroninių mikroskopų ir kitų laboratorinio lygio instrumentų Žemėje. Pusiau lygiagrečios laboratorinės simuliacijos ir Žemės analogų tyrimai (pvz., nuosėdinės sistemos, kur vyksta geležies ir sieros ciklai) padės tobulinti interpretacijos metodikas ir biosignaturų paieškos strategijas Marse ir kituose planetų kūnuose.
Eksperto įžvalga
Dr. Elena Martínez, astrobiologė ir planetų chemikė, nedalyvavusi tyrime, teigia: "Bright Angel duomenys yra įdomūs, nes jie sujungia kelias įrodymų linijas, kurios kartu yra labiau patikimos kaip biologinės veiklos rodiklis nei bet kuris atskiras stebėjimas. Mineralų tekstūros ir fosfatų kartu su geležies sulfidais erdvinė koncentracija yra ypač provokuojanti. Vis dėlto turime būti atsargūs: Marsas gali nustebinti netikėtomis abiotiškomis cheminėmis reakcijomis. Kitas lemiamas žingsnis yra rankinis pargabentų kamienų tyrimas naudojant instrumentus, galinčius aptikti mikrofosilijas ir izotopinius modelius submikroniniu mastu."
"Perseverance atliko būtent tai, ką turėtų padaryti puikus robotinis tyrinėtojas: identifikuoti perspektyviausius mėginius ir juos išsaugoti galutiniam laboratoriniam tyrimui," priduria Martínez.
Išvados
Bright Angel formacija Jezero krateryje pateikė mineralinius ir cheminius dėsningumus, kurie labai primena geležies–sieros–organinių sąveikų rezultatus, susijusius su mikrobinėmis medžiagų apykaitomis Žemėje. Nors kruopštus modeliavimas rodo, kad kai kurios abiotiškos trasos galėtų paaiškinti dalį signalo, šiems scenarijams reikalingos sąlygos, už kurias uolienose nėra nepriklausomų įrodymų. Kol Perseverance saugomi mėginiai nebus pargabenti į Žemę ir ištirti laboratoriniais instrumentais, šie radiniai lieka stipriausiais iki šiol nuotoliniu būdu gautais įrodymais, kad senovinis Marsas galėjo turėti mikrobiškai sąlygotos redoks veiklos. Atradimas sustiprina prioritetus Mars Sample Return misijai ir laboratoriniams eksperimentams, skirtoms atskirti biologinius nuo abiotiškų redoks požymių kituose planetiniuose kūnuose.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai