הסקרנות מוצאת מולקולות אורגניות שיכולות להפיק חיים על מאדים

מה משותף לפחם, נפט גולמי וכמהין? לך על זה. טוב תחכה.

התשובה היא תיופנות, מולקולה שמתנהגת כמו בנזן. נפט גולמי, פחם וכמהין כולם מכילים תיופנים. כך גם כמה חומרים אחרים. MSL Curiosity מצא תיופנים במאדים, ואף על פי שזה לא מוכיח סופית שמארס אירח את החיים פעם אחת, התגלית שלה היא אבן דרך חשובה עבור המתלהב. במיוחד מכיוון שכמהין חיים, ושמן ופחם בעבר היו כאלה.

ציטוט מאתר הסקרנות של נאס"א מזכיר לנו מה המשימה של הרובר: "סקרנות נועדה להעריך האם אי פעם הייתה למאדים סביבה שתוכל לתמוך בצורות חיים קטנות המכונות חיידקים. במילים אחרות, המשימה שלו היא לקבוע את "יכולת ההכנה של כדור הארץ".

זוג מדענים מהאוניברסיטה הטכנית של ברלין חושבים כי התיופניות הסקרנות שנמצאה במאדים יכולה להיות חתימה מימי ראשית המאדים. אם הם צודקים, מאדים היה מאוכלס בעת ובעונה אחת בצורות חיים פשוטות. הם הציגו את הממצאים שלהם במאמר חדש.

הצמד הם דירק שולז-מקוך וג'ייקוב היינץ. שולזה-מקוך היא גם אסטרוביולוגית באוניברסיטת וושינגטון. העיתון שלהם נקרא "תיואפנים על מאדים: מוצא ביוטי או אביוטי?" זה מתפרסם בכתב העת Astrobiology.

MSL Curiosity מצא את התיאופנים במשקעי מאדים. זו אחת ממספר מולקולות מעניינות שנמצאות במאדים שעשויות להיות ממקור ביוטי. התיאופנים יכולים גם הם להיות בעלי מקור ממוצא אביוטי באמצעות דיאגנזה, שהם שינויים פיזיים וכימיים המתרחשים כאשר משקעים הופכים לסלע משקע.

כדי למצוא את התיאופנים במשקעים של מאדים, היה על סקרנות לחמם תחילה את הדגימה מעל 500 צלסיוס. ואז סקרנות בחנה זאת בעזרת מכשיר ה- SAM (ניתוח לדוגמא במאדים). SAM ניתח את הגזים שיוצאים מהמדגם בעזרת ספקטרומטריה של מסת כרומטוגרפיה. SAM הם למעשה שלושה מכשירים באחד, ויחד הם מחפשים כימיקלים אורגניים.

"זיהינו מספר מסלולים ביולוגיים לתיופנים שנראים ככל הנראה יותר מאשר כימיים, אך אנו עדיין זקוקים להוכחה," אמר דירק שולץ-מקוץ בהודעה לעיתונות. "אם אתה מוצא תיופנים על פני כדור הארץ, היית חושב שהם ביולוגיים, אבל במאדים, כמובן, הרף להוכיח שצריך להיות לא מעט גבוה יותר."

לתיאופנים יש מבנה המרמז על מקור ביוטי אפשרי. יש להם ארבעה אטומי פחמן ואטום גופרית יחיד המסודר בזירה, עם אטומי מימן. פחמימנים הם יסודות חיוניים בכימיה אורגנית, ומולקולות פחמימניות המכילות אטומי גופרית הן חלק חשוב במחקר הכימיה האורגנית.

ישנם מקורות לא ביולוגיים לתיאופנים. הם יכולים להיווצר על ידי פגיעות מטאור, ועל ידי תהליך שנקרא הפחתת סולפט תרמו-כימית, שם מתחממים תרכובות מעל 120 צלזיוס.

אבל המקורות הביולוגיים של התיאופנים הם המעניינים ביותר. בעבר הרחוק, אולי לפני כשלושה מיליארד שנה, מאדים היה מקום שונה בהרבה. סביר להניח שהייתה בה סביבה חמה ורטובה שיכולה להכיל חיים. החיידקים העתיקים הללו יכלו להקל על תהליך הפחתת הגופרת באופן ביולוגי, מה שהביא לתיאופנים שגילה הסקרנות.

הטכנולוגיה נעה במהירות. הסקרנות הייתה הרבה יותר מתקדמת מקודמותיה הרוח וההזדמנות. הוא משתמש בטכנולוגיה המפרקת מולקולות גדולות למולקולות קטנות יותר לניתוח. אבל כשמרחוב המאדים הבא, משימת ExoMars של ESA, מגיע לכוכב האדום, הוא יביא טכנולוגיה מתקדמת עוד יותר.

ה- MOMA של ExoMars (מנתח מולקולות אורגני של מאדים) הוא מכשיר האסטרוביולוגיה המוביל ביותר ברובר ExoMars, וגם הכלי הגדול ביותר. זה קצת יותר מעודן מהמכשיר של סקרנות, והוא לא מסתמך על פיצול כדי ללמוד מולקולות. MOMA תאפשר איסוף ולימוד מולקולות גדולות יותר.

MOMA תשתמש במושג הומוכיראליות כדי לזהות מולקולות כביוטיות או כאביוטיות, דבר ש- MSL סקרנות לא יכולה לעשות. הומוכירליות היא תכונה של חומצות אמיניות וסוכרים. רבות מהמולקולות האורגניות הנחוצות לכל החיים, כולל חומצות אמינו וסוכרים, יכולות להופיע בשני סוגים שמאליים וגם ימניים, המכונים כיראליותם.

בחיי כדור הארץ, 19 מתוך 20 חומצות האמינו הן הומוכירליות ושמאלניות, ואילו סוכרים, שהם חלק מ- RNA ו- DNA, הם הומוכירלים ומימניים. הומוכירליות חיונית למטבוליזם יעיל. אך לאותם כימיקלים המיוצרים במעבדה יהיו שפע שווה של סוגים שמאליים וימניים. הרעיון הבסיסי הוא שאם אנו מוצאים אבני בניין הומוכיראליות, סביר להניח שיש להם מקור ביולוגי.

יחסי איזוטופ יכולים גם להבדיל בין אותם אטומים שמקורם ביוטי או אביוטי. שולזה-מקוץ 'והיינז, מחברי המאמר הזה, חושבים שיש להשתמש בחלק מהנתונים מרובב ה- ExoMars כדי לחפש איזוטופים של פחמן וגופרית. בפרט, האיזוטופים הקלים יותר של שניהם. הם חושבים שכאן הכי סביר שנמצא מקור ביולוגי.

"אורגניזמים הם 'עצלנים'. הם מעדיפים להשתמש בווריאציות איזוטופיות קלות של היסוד מכיוון שזה עולה להם פחות אנרגיה," אמרה שולזה-מקוך.

תצורות חיים נוטות לשנות את האיזון בין איזוטופים קלים לאיזוטופים כבדים של היסודות שהם מייצרים. יחס זה שונה מהיחס בין אותם אלמנטים באבני הבניין שלהם. זה "סימן חיים סיפורי" על פי שולזה מקוך.

הדיון על החיים במאדים נמשך מזה עשרות שנים. כאשר הנחתים הוויקינגיים היו במאדים בשנת 1976, הם ביצעו את המדידות הראשונות במקום בו חיפשו תרכובות אורגניות. מה שהם מצאו עדיין שנוי במחלוקת בימינו, מכיוון ששום ניסויי מעבדה לא הצליחו לשחזר את התוצאות לחלוטין. עם זאת, האמונה הרווחת בקהילה המדעית היא כי ניתן להסביר את ממצאי הוויקינגים על ידי מקורות אביוטיים.

רובר ה- ExoMars הוא הצעד הבא שלנו בהבנת יכולת ההרגל של מאדים הקדומים. תוצאות הניסוי שלה עשויות לקרב אותנו צעד אחד קרוב יותר לדעת סופית אם מאדים אירח פעם את החיים. אך יתכן וזה לא יביא אותנו עד למסקנה זו, למרבה הצער.

"כמו שאמר קרל סגן 'טענות חריגות דורשות ראיות בלתי רגילות'," אמרה שולזה-מקוך. "אני חושב שההוכחה באמת תדרוש שאנו נשלח לשם אנשים, ואסטרונאוט מביט במיקרוסקופ ורואה חיידק נע."

יותר:

• הודעה לעיתונות: המחקר מגלה מולקולות אורגניות שהתגלו על ידי Curiosity Rover התואמות את החיים המוקדמים במאדים
• מחקר שפורסם: Thiophenes on Mars: מוצא ביוטי או אביוטי?
• מכשיר ה- MOMA (Analyzer Molecule Molecule Organic) של מאדים: אפיון חומר אורגני במשקעי מאדים