In de afgelopen decennia hebben onze lopende onderzoeken naar Mars enkele zeer fascinerende dingen over de planeet onthuld. In de jaren zestig en begin jaren zeventig kwam de Zeeman sondes onthulden dat Mars een droge, ijskoude planeet was die hoogstwaarschijnlijk geen leven had. Maar naarmate ons begrip van de planeet is verdiept, is het bekend geworden dat Mars ooit een warmere, nattere omgeving had die het leven had kunnen ondersteunen.
Dit heeft op zijn beurt meerdere missies geïnspireerd die tot doel hadden bewijs te vinden van dit vorige leven. De belangrijkste vragen bij deze zoektocht zijn echter waar te zoeken en wat te zoeken? In een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Kansas, adviseerde een team van internationale wetenschappers dat toekomstige missies naar vanadium zouden moeten zoeken. Ze beweren dat dit zeldzame element de weg zou kunnen wijzen naar gefossiliseerd bewijs van leven.
Hun studie, getiteld "Imaging of Vanadium in Microfossils: A New Potential Biosignature", verscheen onlangs in het wetenschappelijke tijdschrift Astrobiologie. Onder leiding van Craig P. Marshall, universitair hoofddocent geologie aan de Universiteit van Kansas, bestond het internationale team uit leden van het Argonne National Laboratory, de afdeling Geologische Technische Diensten van Saudi Aramco, de Universiteit van Luik en de Universiteit van Sydney.
Voor alle duidelijkheid: het vinden van tekenen van leven op een planeet als Mars is geen gemakkelijke taak. Zoals Craig Marshall in een persbericht van de University of Kansas aangaf:
"Je hebt je werk gedaan als je kijkt naar oeroud sedimentair gesteente voor microfossielen hier op aarde - en nog meer op Mars. Op aarde zijn de rotsen hier al 3,5 miljard jaar en tektonische botsingen en herschikkingen hebben veel stress en druk uitgeoefend op rotsen. Ook kunnen deze rotsen worden begraven en neemt de temperatuur toe met de diepte. '
In hun paper bevelen Marshall en zijn collega's aan dat missies zoals NASA's Mars 2020 rover, de ESA's ExoMars 2020 rover en andere voorgestelde oppervlaktemissies zouden Raman-spectroscopie kunnen combineren met de zoektocht naar vanadium om bewijs te vinden van gefossiliseerd leven. Op aarde is dit element gevonden in ruwe oliën, asfalt en zwarte leisteen die zijn gevormd door het langzame verval van biologisch organisch materiaal.
Daarnaast hebben paleontologen en astrobiologen Raman-spectroscopie - een techniek die de cellulaire composities van monsters onthult - al geruime tijd op Mars gebruikt om naar tekenen van leven te zoeken. In dit opzicht zou de toevoeging van vanadium materiaal opleveren dat als biosignatuur zou dienen om het bestaan van organisch leven in onderzochte monsters te bevestigen. Zoals Marshall uitlegde:
'Mensen zeggen:' Als het op het leven lijkt en een Ramansignaal van koolstof heeft, dan hebben we leven. Maar natuurlijk weten we dat er koolstofhoudende materialen kunnen worden gemaakt in andere processen - zoals in hydrothermale ventilatieopeningen - in overeenstemming met het lijken op microfossielen die ook een koolstofsignaal hebben. Mensen maken ook kunstmatig prachtige koolstofstructuren die op microfossielen lijken - precies hetzelfde. Dus we bevinden ons nu op een kruispunt waar het echt moeilijk te zeggen is of er alleen leven is gebaseerd op morfologie en Raman-spectroscopie. "
Dit is niet de eerste keer dat Marshall en zijn co-auteurs pleiten voor het gebruik van vanadium om naar tekenen van leven te zoeken. Dat was het onderwerp van een presentatie die ze gaven tijdens de Astrobiology Science Conference in 2015. Bovendien benadrukken Marshall en zijn team dat het mogelijk zou zijn om deze techniek uit te voeren met instrumenten die al deel uitmaken van NASA's Mars 2020 missie.
Hun voorgestelde methode omvat ook een nieuwe techniek die bekend staat als röntgenfluorescentiemicroscopie, die kijkt naar de elementaire samenstelling. Om deze techniek te testen, onderzocht het team thermisch veranderde microfossielen met organische wanden die ooit organische materialen waren), genaamd acritarchen). Uit hun gegevens bevestigden ze dat sporen van vanadium aanwezig zijn in microfossielen die van onbetwistbare biologische oorsprong zijn.
"We hebben acritarchen getest om een proof-of-concept te maken op een microfossiel waarbij er geen twijfel over bestaat dat we naar bewaarde oude biologie kijken", zei Marshall. 'De leeftijd van dit microfossiel is volgens ons Devoon. Deze jongens zijn in het water levende micro-organismen - men denkt dat ze microalgen zijn, een eukaryote cel, geavanceerder dan bacterieel. We hebben het vanadiumgehalte gevonden dat je in cyanobacterieel materiaal zou verwachten. "
Dit microfossiele stuk leven, zo stellen ze, is waarschijnlijk niet erg verschillend van het soort leven dat miljarden jaren geleden op Mars had kunnen bestaan. Ander wetenschappelijk onderzoek heeft ook aangetoond dat vanadium het resultaat is van organische verbindingen (zoals chlorofyl) van levende organismen die een transformatieproces ondergaan dat wordt veroorzaakt door hitte en druk (d.w.z. diagenetische verandering).
Met andere woorden, nadat levende wezens zijn gestorven en in sediment zijn begraven, vormt vanadium in hun overblijfselen als gevolg van begraven te worden onder steeds meer rotslagen - d.w.z. fossilisatie. Of, zoals Marshall het uitlegde:
“Vanadium wordt gecomplexeerd in het chlorofylmolecuul. Chlorofylen hebben meestal magnesium in het midden - onder begraving vervangt vanadium het magnesium. Het chlorofylmolecuul raakt verstrikt in het koolstofhoudende materiaal, waardoor het vanadium behouden blijft. Het is alsof je een touw in je garage hebt opgeborgen en voordat je het opbergt, je het inpakt zodat je het de volgende keer dat je het nodig hebt kunt ontrafelen. Maar na verloop van tijd raakt het op de garagevloer verstrikt, dingen raken erin verstrikt. Zelfs als je dat touw hard schudt, komen er geen dingen uit. Het is een warboel. Evenzo, als je naar koolstofhoudend materiaal kijkt, is er een verwarde puinhoop van koolstofplaten en heb je het vanadium erin gemengd. "
Het werk werd ondersteund door een ARC International Research Grant (IREX) - die onderzoek sponsort dat op zoek is naar biosignaturen voor extracellulair leven - met extra steun van de Australian Synchrotron en de Advanced Photon Source van het Argonne National Laboratory. Vooruitblikkend hopen Marshall en zijn collega's verder onderzoek te doen waarbij Raman-spectroscopie wordt gebruikt om koolstofhoudende materialen te bestuderen.
Momenteel lijkt hun onderzoek de belangstelling van de European Space Agency te hebben getrokken. Howell Edwards, die ook onderzoek doet met Raman-spectroscopie (en wiens werk is ondersteund door een ARC-subsidie), maakt deel uit van het ESA-team Mars Explorer, waar hij verantwoordelijk is voor instrumentatie op de ExoMars 2020 rover. Maar, zoals Marshall aangaf, hoopt het team ook dat NASA hun studie zal overwegen:
'Hopelijk leest iemand bij NASA de krant. Interessant genoeg was de wetenschapper die hoofdonderzoeker is van de röntgenspectrometer voor de ruimtesonde, ze noemen het de PIXL, zijn eerste afgestudeerde student van de Macquarie University, vóór zijn KU-tijden. Ik denk dat ik haar het papier zal e-mailen en zeggen: 'Dit kan interessant zijn'. "
Het komende decennium wordt naar verwachting een zeer gunstige tijd voor verkenningsmissies naar Mars. Meerdere rovers zullen het oppervlak verkennen, in de hoop het ongrijpbare bewijs van leven te vinden. Deze missies zullen ook helpen de weg vrij te maken voor NASA's bemande missie naar Mars tegen 2030, waar astronauten voor het eerst in de geschiedenis op het oppervlak van de Rode Planeet zullen landen.
Als deze missies in feite bewijs van leven vinden, zal dit een diepgaand effect hebben op alle toekomstige missies naar Mars. Het zal ook een onmetelijke impact hebben op de perceptie van de mensheid van zichzelf, eindelijk wetende dat miljarden jaren geleden het leven niet alleen op aarde is ontstaan!
