Pēdējo desmitgažu laikā mūsu pašreizējie Marsa pētījumi ir atklājuši dažas ļoti aizraujošas lietas par planētu. 60. un 70. gadu sākumā Jūrnieks zondes atklāja, ka Marss ir sausa, neaizsniedzamā planēta, kurai, visticamāk, nebija dzīvības. Bet, tā kā mūsu izpratne par planētu ir padziļinājusies, ir kļuvis zināms, ka Marsā kādreiz bija siltāka, mitrāka vide, kas varēja atbalstīt dzīvību.
Tas, savukārt, ir iedvesmojis vairākas misijas, kuru mērķis ir bijis atrast pierādījumus par šo iepriekšējo dzīvi. Tomēr galvenie jautājumi šajos meklējumos ir, kur meklēt un ko meklēt? Jaunā pētījumā, kuru vadīja Kanzasas universitātes pētnieki, starptautisku zinātnieku komanda ieteica nākamajām misijām meklēt vanādiju. Viņi apgalvo, ka šis reti sastopamais elements varētu norādīt uz pārakmeņojušos dzīves pierādījumu.
Viņu pētījums ar nosaukumu “Vanādija attēlveidošana mikrofosilās: jauns potenciāls biosaraksts” nesen parādījās zinātniskajā žurnālā Astrobioloģija. Kanzasas universitātes ģeoloģijas asociētā profesora Kreiga P. Maršala vadībā starptautiskajā komandā bija dalībnieki no Argonnas Nacionālās laboratorijas, Saūda Aramco Ģeoloģisko tehnisko pakalpojumu nodaļas, Lježas universitātes un Sidnejas universitātes.
Skaidri sakot, atrast dzīvības pazīmes uz tādas planētas kā Marss nav viegls uzdevums. Kā Kreigs Maršals norādīja Kanzasas universitātes paziņojumā presei:
“Jums ir jāizdara savs darbs, ja skatāties uz seno nogulumiežu mikrofosilijām šeit uz Zemes - un vēl jo vairāk uz Marsu. Uz Zemes klintis šeit atrodas 3,5 miljardus gadu, un tektoniskās sadursmes un pārkārtošanās ir radījušas lielu stresu un spiedienu uz klintīm. Šīs ieži var arī tikt aprakti, un temperatūra palielinās līdz ar dziļumu. ”
Savā dokumentā Maršals un viņa kolēģi iesaka veikt tādas misijas kā NASA Marss 2020 rovers, ESA ExoMars 2020 rovers un citas piedāvātās virszemes misijas varētu apvienot Ramana spektroskopiju ar vanādija meklēšanu, lai atrastu pārakmeņojušās dzīves pierādījumus. Uz Zemes šis elements ir atrasts jēlnaftas, asfaltos un melnajos slānekļos, kas veidojušies lēnas bioloģisko organisko materiālu sabrukšanas rezultātā.
Turklāt paleontologi un astrobiologi kādu laiku uz Marsa ir izmantojuši Ramana spektroskopiju - paņēmienu, kas atklāj šūnu paraugu kompozīcijas -, lai meklētu dzīvības pazīmes. Šajā ziņā vanādija pievienošana nodrošinātu materiālu, kas darbotos kā bioparaksts, lai apstiprinātu organiskās dzīvības esamību paraugos, kurus pēta. Kā skaidroja Maršals:
“Cilvēki saka:“ Ja tā izskatās kā dzīve un tai ir Ramana signāls par oglekli, tad mums ir dzīve. Bet, protams, mēs zinām, ka var būt oglekļa materiāli, kas izgatavoti citos procesos - piemēram, hidrotermiskajās ventilācijas atverēs -, kas līdzīgi izskatās pēc mikrofosilām, kurām ir arī oglekļa signāls. Cilvēki arī mākslīgi veido brīnišķīgas oglekļa struktūras, kas izskatās pēc mikrofosilām - tieši tādas pašas. Tātad tagad mēs atrodamies situācijā, kad ir patiešām grūti pateikt, vai dzīve balstās tikai uz morfoloģiju un Ramana spektroskopiju. ”
Šī nav pirmā reize, kad Maršals un viņa līdzautori ieteica vanādija izmantošanu dzīvības pazīmju meklēšanai. Par to notika prezentācija, ko viņi veica Astrobioloģijas zinātnes konferencē 2015. gadā. Turklāt Maršals un viņa komanda uzsver, ka šo paņēmienu būtu iespējams izpildīt, izmantojot instrumentus, kas jau ietilpst NASA Marss 2020 misija.
Viņu piedāvātā metode ietver arī jaunu paņēmienu, kas pazīstams kā rentgenstaru fluorescences mikroskopija, kurā aplūkots elementālais sastāvs. Lai pārbaudītu šo paņēmienu, komanda pārbaudīja termiski mainītas organisko sienu mikrofosilijas, kuras savulaik bija organiski materiāli (sauktas par akritarķiem). Pēc viņu datiem viņi apstiprināja, ka vanādija pēdas atrodas mikrofosilās, kuru izcelsme neapstrīdami ir organiska.
"Mēs pārbaudījām akričus, lai veiktu mikrogrāfijas koncepcijas pierādījumu, kur nav šaubu ēnas, ka mēs skatāmies uz saglabāto seno bioloģiju," sacīja Maršals. “Mūsuprāt, šīs mikrofosilijas vecums ir devona. Šie puiši ir ūdens mikroorganismi - tiek uzskatīts, ka tie ir mikroaļģes, eikariotu šūna, attīstītāka nekā baktēriju. Mēs atradām ciānbaktēriju materiālā vēlamo vanādija saturu. ”
Viņi apgalvo, ka šī mikrofosilizētā dzīves daļa, iespējams, nav ļoti atšķirīga no dzīvības veidam, kas varēja pastāvēt uz Marsa pirms miljardiem gadu. Citi zinātniskie pētījumi ir arī norādījuši, ka vanādijs ir dzīvu organismu organisko savienojumu (piemēram, hlorofila) rezultāts, kas notiek siltuma un spiediena (t.i., diagenētiskas izmaiņas) izraisītā pārveidošanas procesā.
Citiem vārdiem sakot, pēc tam, kad dzīvās radības mirst un tiek apraktas nogulumos, vanādijs veidojas to atliekās, jo tās tiek apglabātas arvien vairāk un vairākos iežu slāņos - t.i., pārakmeņošanās. Vai, kā to skaidroja Māršals:
“Vanādijs tiek kompleksi izveidots hlorofila molekulā. Hlorofilliem parasti ir magnijs - apbedīšanas laikā vanādijs aizstāj magniju. Hlorofila molekula sapinusies oglekļa saturā, tādējādi saglabājot vanādiju. Tas ir tāpat kā tad, ja jūsu garāžā būtu glabāta virve un pirms tās nodošanas jūs to iesaiņotu, lai jūs varētu to atšķetināt nākamreiz, kad jums to vajag. Bet laika gaitā garāžas grīdā tas kļūst juceklis, lietas tajā nokļūst. Pat tad, kad šo virvi smagi krata, lietas neiznāk. Tas ir jucis. Līdzīgi, ja skatāties uz oglekļa materiālu, tur ir jucis oglekļa loksnes un jūs esat sajaucis vanādiju. ”
Darbu atbalstīja ARC Starptautiskā pētījumu dotācija (IREX) - kas sponsorē pētījumus, kuru mērķis ir atrast ārpusšūnu dzīves biosignālus - ar papildu atbalstu no Austrālijas sinhrotrona un uzlabotā fotonu avota Argonnas Nacionālajā laboratorijā. Raugoties nākotnē, Maršals un viņa kolēģi cer veikt turpmākus pētījumus, kas ietvers Ramana spektroskopijas izmantošanu oglekļa materiālu izpētei.
Pašlaik viņu pētījumi, šķiet, ir piesaistījuši Eiropas Kosmosa aģentūras interesantus. Hovids Edvards, kurš arī veic pētījumus, izmantojot Ramana spektroskopiju (un kura darbu atbalsta ARC dotācija), ir daļa no ESA Mars Explorer komandas, kur viņš ir atbildīgs par instrumentiem ExoMars 2020 roveris. Bet, kā norādīja Maršals, komanda arī cer, ka NASA apsvērs viņu pētījumu:
“Cerams, ka kāds NASA lasīs rakstu. Interesanti, ka zinātnieks, kurš ir galvenais kosmosa zondes rentgenstaru spektrometra pētnieks, viņi to sauc par PIXL, bija viņa pirmais absolvents Makvīras universitātē pirms KU laikiem. Es domāju, ka es viņai nosūtīšu e-pastu un saku: “Tas varētu interesēt.” ”
Paredzams, ka nākamā desmitgade būs ļoti labvēlīgs laiks izpētes misijām uz Marsu. Vairāki braucēji izpētīs virsmu, cerot atrast nenotveramus dzīvības pierādījumus. Šīs misijas arī palīdzēs sagatavot ceļu NASA apkalpoto misijai uz Marsu līdz 2030. gadiem, kad astronauti pirmo reizi vēsturē nolaidīsies uz Sarkanās planētas virsmas.
Ja patiesībā šīs misijas atradīs dzīvības pierādījumus, tas dziļi ietekmēs visas turpmākās misijas uz Marsu. Tas arī neizmērojami ietekmēs cilvēces uztveri par sevi, beidzot zinot, ka pirms miljardiem gadu dzīvība neradās tikai uz Zemes!
