Ανιχνεύθηκε άνθρακας-12 στον Άρη. NASA’s Curiosity Rover Measures Intriguing Carbon Signature on Mars

Το ρόβερ Curiosity της NASA ανίχνευσε την υπογραφή άφθονου «ελαφρού» άνθρακα στον Άρη, για τον οποίο υπάρχουν τρεις πιθανές εξηγήσεις. This mosaic was made from images taken by the Mast Camera aboard NASA’s Curiosity rover on the 2,729th Martian day, or sol, of the mission. It shows the landscape of the Stimson sandstone formation in Gale crater. In this general location, Curiosity drilled the Edinburgh drill hole, a sample from which was enriched in carbon 12. Credits: NASA/Caltech-JPL/MSSS

Το ρόβερ Curiosity της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) ανίχνευσε την υπογραφή άφθονου «ελαφρού» άνθρακα στον Άρη [Υπάρχουν δυο σταθερά φυσικά ισότοπα άνθρακα, ο ¹²C και ο ¹³C, και ένα ραδιενεργό ο ο ¹⁴C με χρόνο ημιζωής περίπου 5.730 έτη], για τον οποίο υπάρχουν τρεις πιθανές εξηγήσεις: να προέρχεται από χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα λόγω της υπεριώδους ακτινοβολίας, να δημιουργήθηκε από περαστικό νέφος κοσμικής σκόνης ή να έχει «ντόπια» βιολογική προέλευση, έχοντας παραχθεί στο παρελθόν από μορφές μικροβιακής ζωής, όπως συμβαίνει και στη Γη.

A selfie taken by NASA’s Curiosity Mars rover on Sol 2291 at the “Rock Hall” drill site, located on Vera Rubin Ridge. Reduced carbon released from powder from this drill hole was strongly depleted in carbon 13, the surprising carbon isotopic signature reported by the team. The selfie is composed of 57 individual images taken by the rover’s Mars Hand Lens Imager (MAHLI), a camera on the end of the rover’s robotic arm. Credit: NASA/Caltech-JPL/MSSS

Το ρόβερ τριγυρνάει στον γειτονικό πλανήτη από το 2012, παίρνοντας κατά καιρούς δείγματα από την επιφάνεια του και κάνοντας αναλύσεις επιτόπου με το φορητό χημικό εργαστήριο του. Αυτή τη φορά, οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον καθηγητή γεωεπιστημών Κρίστοφερ Χάουζ του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS), σύμφωνα με το “Science”, ανακοίνωσαν ότι το Curiosity ανίχνευσε φασματοσκοπικά ένα σήμα που θα μπορούσε να αποτελεί ένδειξη αρχαίας αρειανής ζωής, χωρίς ασφαλώς να αποκλείονται άλλες πιο «πεζές» εξηγήσεις.

Ο άνθρακας που βρέθηκε παγιδευμένος σε αρειανά πετρώματα, είναι εντυπωσιακά εμπλουτισμένος με ελαφριά ισότοπα άνθρακα. Στη Γη ένα τέτοιο σήμα αποτελεί ισχυρή ένδειξη για αρχαία μικροβιακή ζωή. Δεδομένου όμως ότι πρόκειται για τον Άρη – όπου έχουν διαψευστεί οι κατά καιρούς αρχικές εκτιμήσεις – οι ερευνητές είναι διστακτικοί να πανηγυρίσουν. Έτσι, μελετούν παράλληλα όλες τις εναλλακτικές μη βιολογικές ερμηνείες του φαινομένου, κυρίως την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα του «κόκκινου» πλανήτη και την αστρόσκονη. Πάντως και οι εναλλακτικές αυτές εξηγήσεις είναι εξίσου «εξωτικές» με την πιθανότητα κάποια υπόγεια μικρόβια να παρήγαγαν κάποτε εμπλουτισμένο άνθρακα με τη μορφή αερίου μεθανίου.

Ο άνθρακας υπάρχει σε δύο σταθερές ισοτοπικές μορφές: του «ελαφρού» άνθρακα-12 που αποτελεί τη συντριπτική πλειονότητα του υπάρχοντος άνθρακα, και του βαρύτερου άνθρακα-13. Η ζωή έχει εξελίξει μηχανισμούς στη Γη που ευνοούν τον ελαφρύτερο άνθρακα, με αποτέλεσμα τα περισσότερα οργανικά μόρια που έχουν βιολογική προέλευση, να περιέχουν άνθρακα-12.

This image shows the Highfield drill hole made by NASA’s Curiosity rover as it was collecting a sample on Vera Rubin Ridge in Gale crater on Mars. Drill powder from this hole was enriched in carbon 12. The image was taken by the Mars Hand Lens Imager on the 2,247th Martian day, or sol, of the mission. Credits: NASA/Caltech-JPL/MSSS.

Οι ερευνητές ανέλυσαν τις μετρήσεις του ρόβερ από 24 διαφορετικά δείγματα πετρωμάτων από τον κρατήρα Γκέιλ, ο οποίος κάποτε περιείχε μια αρχαία λίμνη. Σε έξι από αυτά τα δείγματα η αναλογία του άνθρακα-12 σε σχέση με τον άνθρακα-13 ήταν τόσο μεγάλη (πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στη Γη), που ο Χάουζ έκανε λόγο για «δραματικά σήματα». Μια πιθανή εύλογη εξήγηση είναι ότι πριν δισεκατομμύρια χρόνια μικρόβια τρέφονταν με άνθρακα από το μάγμα στο αρειανό υπέδαφος και στη συνέχεια παρήγαγαν αέριο μεθάνιο. Μετά, άλλα επιφανειακά μικρόβια θα τρέφονταν με τη σειρά τους με αυτό το μεθάνιο, εμπλουτίζοντας το περαιτέρω με ελαφρύ άνθρακα, ο οποίος τελικά παγιδεύτηκε στα πετρώματα μετά τον θάνατο των μικροοργανισμών.

Μέχρι στιγμής όμως το ρόβερ δεν έχει δει φυσικά ίχνη αρχαίων μικροβίων, συνεπώς μια τροποποιημένη εκδοχή της παραπάνω θεωρίας είναι ότι μετά το αρχικό στάδιο της διαδικασίας που ξεκίνησε από μικρόβια βαθιά στο υπέδαφος, το δεύτερο στάδιο στην επιφάνεια του πλανήτη δεν έγινε από άλλα μικρόβια, αλλά από την υπεριώδη ακτινοβολία που μπορεί να διέσπασε το αέριο μεθάνιο μικροβιακής προέλευσης, εμπλουτίζοντας έτσι τον ελαφρύ άνθρακα.

Εναλλακτικά, η υπεριώδης ακτινοβολία θα μπορούσε να έχει κάνει εξ αρχής όλη τη «δουλειά», χωρίς καθόλου βοήθεια από τα μικρόβια. Η ακτινοβολία αυτή, όπως έχουν δείξει πρόσφατα εργαστηριακά πειράματα στη Γη από Ιάπωνες πλανητικούς επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Τόκιο, μπορεί να αντιδράσει χημικά με το μονοξείδιο του άνθρακα – που αποτελεί το 96% της αρειανής ατμόσφαιρας – και να παράγει άκρως εμπλουτισμένο άνθρακα-12.

Μια άλλη εναλλακτική εξήγηση είναι ότι, στο νεαρό ακόμη ηλιακό σύστημα, ο Άρης πέρασε μέσα από ένα διαστρικό μοριακό νέφος αερίων και σκόνης, κάτι που πιστεύεται ότι συμβαίνει κάθε 100 εκατομμύρια χρόνια. Ο άνθρακας στη διαστρική σκόνη είναι ελαφρύς και, κρίνοντας από τις αναλύσεις μετεωριτών, θα μπορούσε να εξηγεί τα αυξημένα επίπεδα άνθρακα-12 που παρατηρούνται στον Άρη.

Το Curiosity συνεχίζει να «μυρίζει» τη σημερινή αραιή αρειανή ατμόσφαιρα και έχει ήδη ανιχνεύσει μεθάνιο, αλλά σε συγκεντρώσεις πολύ χαμηλές για να μπορέσει να μετρήσει τα επίπεδα των ισοτόπων του άνθρακα. Προς το παρόν, είναι δύσκολο να πει κανείς πιο από τα παραπάνω σενάρια – ή ίσως κάποιο άλλο – είναι πιο βάσιμο.

Ο Χάουζ δήλωσε, με συγκρατημένη επιφύλαξη, ότι τα νέα ευρήματα ενισχύουν κάπως την πιθανότητα να υπήρχαν κάποτε μικροοργανισμοί στον Άρη, χωρίς μάλιστα να αποκλείεται ότι υπάρχουν ακόμη στο υπέδαφος του. Επεσήμανε ότι «και τα τρία σενάρια υποδηλώνουν έναν ασυνήθιστο κύκλο άνθρακα στον Άρη, πολύ διαφορετικό από οτιδήποτε στη Γη σήμερα. Χρειαζόμαστε όμως περισσότερα δεδομένα για να αποφασίσουμε ποιά είναι η σωστή εξήγηση. Θα ήταν ωραία αν το ρόβερ ανίχνευε μια μεγάλη ποσότητα μεθανίου και μετρούσε τα ισότοπα άνθρακα σε αυτήν, αλλά μέχρι στιγμής οι ποσότητες μεθανίου που έχουν ανιχνευθεί, είναι τόσο μικρές που τα ισότοπα δεν είναι δυνατό να μετρηθούν».

Πηγές: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-curiosity-rover-measures-intriguing-carbon-signature-on-mars - https://scitechdaily.com/newly-discovered-carbon-on-mars-origin-may-be-biologically-produced-methane/ - https://www.kathimerini.gr/world/561674233/diastima-anichneythike-anthrakas-ston-ari-poy-isos-na-echei-proeleysi-apo-archaia-mikrovia/