Berijpte zuidelijke vlakten in het vroege voorjaar. Afbeelding tegoed: MSSS / JPL / NASA Klik om te vergroten
De detecties van methaan in de atmosfeer van Mars hebben wetenschappers uitgedaagd om een bron te vinden voor het gas, dat meestal wordt geassocieerd met leven op aarde. Een bron die kan worden uitgesloten is de oude geschiedenis: methaan kan slechts 600 jaar in de atmosfeer van Mars overleven voordat zonlicht het zal vernietigen.
Als de wereldwijde methaanconcentratie op Mars 10 ppb is, wordt er elke seconde gemiddeld 4 gram methaan vernietigd door zonlicht. Dat betekent dat er jaarlijks ongeveer 126 ton methaan moet worden geproduceerd om een constante concentratie van 10 ppb te garanderen.
Er is een buitenkans dat het methaan door kometen, asteroïden of ander puin uit de ruimte aan Mars wordt geleverd. Uit berekeningen blijkt dat micrometeorieten waarschijnlijk slechts 1 kilogram methaan per jaar afgeven - ver onder het vervangingsniveau van 126 ton. Kometen kunnen een enorme hoeveelheid methaan afgeven, maar het interval tussen de grote gevolgen van een komeet is gemiddeld 62 miljoen jaar, dus het is onwaarschijnlijk dat een komeet de afgelopen 600 jaar methaan heeft afgeleverd.
Als we de levering van methaan kunnen uitsluiten, moet het methaan op Mars worden geproduceerd. Maar is de bronbiologie of processen niet verbonden met het leven?
Een klein percentage van het methaan van de aarde wordt gemaakt door niet-biologische ('abiogene') interacties tussen kooldioxide, warm water en bepaalde rotsen. Zou dit op Mars kunnen gebeuren? Misschien, zegt James Lyons van het Institute for Geophysics and Planetary Physics aan de UCLA.
Deze reacties vereisen alleen steen, water, koolstof en warmte, maar waar zou de warmte op Mars vandaan komen? Het oppervlak van de planeet is steenkoud, gemiddeld minus 63 graden C. Vulkanen kunnen een warmtebron zijn. Geologen denken dat de meest recente uitbarsting op Mars minstens 1 miljoen jaar geleden was - recent genoeg om te suggereren dat Mars nog steeds actief is en daarom heet diep onder de oppervlakte.
Een druppel methaan van gemiddeld 4 gram per seconde kan afkomstig zijn van zo'n geologische hotspot. Maar elke Mars-hotspot moet diep en goed geïsoleerd van het oppervlak zijn, aangezien het Thermal Emission Imaging System op Mars Odyssey geen locaties heeft gevonden die minstens 15 ° C warmer zijn dan de omgeving. Lyons denkt echter dat het nog steeds mogelijk is dat een diep lichaam van magma de warmte kan leveren.
In één computermodel van vereenvoudigde martiaanse geologie creëerde een koelend lichaam van magma van 10 kilometer diep, 1 kilometer breed en 10 kilometer lang de temperatuur van 375 tot 450 graden C die de abiogene methaanproductie op de oceaanruggen op aarde aandrijft. Zo'n lichaam van hete rots, zegt Lyon, "is volkomen verstandig, er is niets vreemds aan", omdat Mars waarschijnlijk enige warmte vasthoudt van planetaire vorming, net als de aarde.
'Het moedigt ons aan te denken dat dit een plausibel scenario is om methaan op Mars uit te leggen, en we zouden de handtekening van die dijk (hete rots) niet aan de oppervlakte zien', zegt Lyons. "Dat is de hoek die we nastreven; het is de eenvoudigste, meest directe verklaring voor het gedetecteerde methaan. "
Hoewel niemand abiogene bronnen voor het methaan op Mars kan uitsluiten, zie je, wanneer je methaan op aarde vindt, meestal het werk van methanogenen, oude anaërobe microben die koolstof en waterstof tot methaan verwerken. Kunnen methanogenen op Mars leven?
Om erachter te komen, begon Timothy Kral, universitair hoofddocent biologische wetenschappen aan de Universiteit van Arkansas, 12 jaar geleden vijf soorten methanogenen te kweken in vulkanische grond die was gekozen om de bodem van Mars te simuleren. Hij heeft nu laten zien dat methanogenen jarenlang kunnen overleven op de korrelige bodem met weinig voedingsstoffen, hoewel ze, wanneer ze onder Marsachtige omstandigheden worden gekweekt, bij slechts 2 procent van de atmosferische druk van de aarde, uitdrogen en na een paar weken inactief worden.
“De grond heeft de neiging uit te drogen en we hebben levensvatbare cellen kunnen vinden; ze leven nog, maar produceren geen methaan meer ', zegt Kral.
Methanogenen hebben een constante bron van kooldioxide en waterstof nodig. Hoewel kooldioxide overvloedig aanwezig is op Mars, 'is waterstof een vraagteken', zegt Kral.
Vladimir Krasnopolsky, een onderzoeksprofessor aan de Katholieke Universiteit van Amerika in Washington D.C., ontdekte 15 delen per miljoen moleculaire waterstof in de atmosfeer van Mars. Het is mogelijk dat deze waterstof ontsnapt uit een diepe bron in het binnenland van Mars die methanogenen zouden kunnen gebruiken.
Als methanogenen diep in Mars zitten, stijgt het methaangas dat ze produceren langzaam naar de oppervlakte. Uiteindelijk zou het een druktemperatuur kunnen bereiken waarbij het vast zou komen te zitten in ijskristallen en methaanhydraat zou vormen.
'Als er een ondergrondse biosfeer zou zijn, zou methaanhydraat een onvermijdelijk gevolg zijn, als de dingen zich gedragen zoals ze zich op aarde gedragen', zegt Stephen Clifford van het Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas.
En er is een bijkomend voordeel, voegt Clifford eraan toe. Methaan hydrateert, 'zou een isolerende deken zijn die de dikte van bevroren grond op Mars aanzienlijk zou verminderen, van enkele kilometers aan de evenaar tot misschien minder dan een kilometer.' Met andere woorden, methaanhydraat zou zowel bewijs van leven opslaan als elk leven isoleren dat overblijft van de ultrakoude oppervlaktetemperaturen.
Hoewel gegevens over een kilometer of zo onder het oppervlak van Mars niet bestaan, vergroot het groeiende beeld van de complexiteit, omvang en aanpasbaarheid van de ondergrondse biosfeer van de aarde zeker de kans dat er leven in vergelijkbare omstandigheden binnen Mars bestaat. De ondergrondse biosfeer van de aarde bestaat grotendeels uit microben, waarvan sommige leven op diepte, druk en chemische omstandigheden die ooit onherbergzaam voor het leven werden geacht.
Diep vanbinnen is Mars misschien een keiharde plek om de kost te verdienen, maar methanogenen zijn geen watjes, zegt Kral. 'Ze zijn sterk, duurzaam. Het feit dat ze waarschijnlijk al bestaan sinds het begin van het leven op aarde, en nog steeds de overheersende levensvorm zijn onder de oppervlakte en diep in de oceanen, betekent dat ze overlevenden zijn, ze doen het buitengewoon goed. ”
Oorspronkelijke bron: NASA Astrobiology
