Et usædvanligt rigt stenfund i søgelyset hos roveren Curiosity
Langt nede i et ældgammelt marskrater har NASAs rumbil gjort en opdagelse, der får astrobiologer til at genoverveje deres hidtidige antagelser. En helt særlig stenblok i krateret Gale gemmer nemlig på en uventet stor mængde organiske forbindelser. De nyeste geokemiske modeller viser tydeligt, at almindelige, livløse processer simpelthen ikke kan redegøre for dette omfang.
Dette gennembrud bringer for alvor teorien om fortidigt liv på den røde planet frem i lyset. Selvom forskerne endnu tøver med at kalde det et endegyldigt bevis, har fundet skærpet opmærksomheden massivt i det videnskabelige miljø.
Siden 2012 har den robotstyrede udforsker Curiosity kørt rundt på bunden af Gale, hvor der engang lå en gigantisk sø. Under sine analyser af de udtørrede mudderaflejringer fra den oprindelige søbund fangede roverens avancerede instrumenter en utrolig mangfoldig blanding af organiske molekyler. Set fra en kemisk synsvinkel er der tale om forbindelser med kæder bygget af op til 12 kulstofatomer.
Set i lyset af det kolde og øde Mars er der tale om en fuldstændig banebrydende opdagelse. Tidligere rumsonder har oftest kun registreret ganske svage spor, og primært lige under overfladen. Denne høje koncentration af organisk materiale passer slet ikke ind i vores viden om, hvordan golde planeter fungerer. Umiddelbart efter at dataene rullede ind, opstod et altafgørende spørgsmål: Kigger vi på en såkaldt biosignatur – et mikroskopisk aftryk af urgammelt liv – eller er det blot et utroligt tilfælde af uorganisk kemi?
Hvorfor organiske molekyler på Mars er så sjældne
Organiske molekyler, der primært er bygget op omkring et kulstofskelet, betragtes som de fundamentale byggeklodser for livet på Jorden. De kan dog også opstå helt uden indblanding fra levende celler, eksempelvis gennem vulkansk aktivitet eller når meteoritter slår ned.
Situationen på Mars kompliceres dog voldsomt af fraværet af et globalt magnetfelt og en ekstremt tynd atmosfære. Den højenergiske kosmiske stråling rammer stort set uhindret og nedbryder gradvist alle komplekse strukturer. Jo længere en sten har ligget ubeskyttet, desto færre kulstofforbindelser burde der logisk set være tilbage.
Overlevelsen for disse avancerede stoffer besværliggøres af en række voldsomme faktorer:
- Aggressiv stråling ødelægger konstant kulstofbindingerne og flår dem i mindre stykker.
- Kraftige oxidanter i det marsianske regolit nedbryder disse molekyler yderligere rent kemisk.
- Sandstorme sliber nådesløst overfladematerialet og blander de forskellige geologiske lag sammen.
Netop den kendsgerning, at så massive mængder stoffer har overlevet i det forstenede mudder trods disse ekstreme forhold, har fået forskerne til at foretage en meget grundig og forsigtig gennemgang af al data.
Laboratoriesimuleringer af det barske marsianske miljø
Selvom Curiosity er et sandt ingeniørmæssigt mesterværk, har fartøjet ikke samme fuldendte udstyr som et højteknologisk laboratorie. Roverens sensorer kan snarere “smage” groft på prøverne, men de kan ikke splitte hvert eneste molekyle præcist ad i atomer. Derfor var eksperterne nødt til at tage en analytisk omvej.
En international forskningsgruppe, anført af eksperten i exobiologi Caroline Freissinet, skabte en detaljeret simulering af det marsianske miljø. Videnskabsfolkene udsatte almindelige sten fra Jorden, som havde et kendt indhold af organiske stoffer, for en kunstig ældningsproces. Formålet var at efterligne effekten af den dræbende stråling over mange millioner år.
Derefter anvendte de omvendte matematiske modeller. De ønskede at beregne, præcis hvor gigantisk den oprindelige beholdning af kulstofstrukturer måtte have været, for at der efter utallige årtusinders konstant nedbrydning ville være netop den mængde tilbage, som roveren har målt.
Modeller afslører gigantiske oprindelige kulstofreserver
Resultaterne af disse udregninger var dybt fascinerende. For at opnå de værdier, vi i dag måler nede i krateret Gale, skal den oprindelige koncentration af organiske stoffer i stenen have været astronomisk stor. Tallene oversteg langt, hvad man med rimelighed kunne forvente fra et tilfældigt kosmisk nedfald eller almindelige uorganiske processer.
Alle de naturlige, livløse kilder, vi kender til, genererer simpelthen for lidt materiale i disse komplekse modeller. I en anerkendt undersøgelse inden for astrobiologien blev tre store, ikke-biologiske scenarier testet op imod de rå sondedata.
Kosmisk støv og meteornedslag
Mars er i milliarder af år blevet bombarderet af interplanetarisk støv og stumper af asteroider, som transporterer organisk kulstof ned til overfladen. Beregningerne afslørede dog, at selv hvis man indregnede en ekstremt høj frekvens af nedslag, kom de teoretiske tal ikke engang i nærheden af virkeligheden. Kløften forblev fuldstændig uoverstigelig.
En ældgammel atmosfære mættet med metan
En anden hypotese byggede på tanken om, at et tidligt Mars havde en tykkere atmosfære rig på vand og metan. Sollyset kunne i et sådant miljø sætte gang i dannelsen af komplekse molekyler, som derefter ville regne ned. Dette koncept faldt dog fra hinanden på grund af den historiske balance mellem gasserne. Der har aldrig været tilstrækkeligt med metan i luften til at skabe så massive forekomster af kulstofforbindelser.
Dybe geologiske processer og vulkansk aktivitet
Den sidste testede mulighed handlede om kemi dybt under jorden, hvor ekstreme tryk og temperaturer kan forme indviklede kulstofbindinger, som senere skydes op af vulkaner. Den mineralogiske sammensætning af mudderaflejringerne udelukker dog fuldstændig dette. Stenens struktur beviser, at der har været tale om en meget stille aflejring på bunden af en sø, og absolut ikke en voldsom magma-drevet begivenhed.
Er der kun én seriøs kandidat tilbage i spillet?
Når alle kendte abiotiske forklaringer en efter en falder til jorden, rettes forskernes blikke helt naturligt mod biologien. Eksperterne bevarer en strengt objektiv distance, men de indrømmer modvilligt, at tanken om levende organismer bestemt ikke længere befinder sig i periferien af videnskaben.
Den fundne mængde af organiske stoffer matcher nemlig påfaldende godt med det, man ville forvente at finde i gamle aflejringer fyldt med mikrobielt liv. Under forholdene på vores planet kæder man normalt lignende kemiske spor sammen med fedtsyrer og alkaner, der udgør selve cellemembranerne hos simple organismer.
Alligevel advarer forskerholdet kraftigt imod at drage alt for forhastede konklusioner. Risikoen for, at der eksisterer en helt ny, ukendt form for uorganisk kemi på en fremmed klode, er altid en reel mulighed.
Hvorfor videnskabsfolkene har akut brug for prøver på Jorden
Den nuværende debat demonstrerer meget tydeligt de teknologiske grænser for vores robotter. Selvom en maskine kan bore i sten og opvarme materialet, kan den bare ikke udføre en mikroskopisk strukturanalyse af hver enkelt lillebitte partikel ude i det barske terræn.
Hele vores håb er derfor hængt op på den enormt komplekse fremtidige mission, Mars Sample Return, som planlægges af NASA og ESA i fællesskab. Strategien går i al sin enkelthed ud på at få det dyrebare støv transporteret uskadet hjem.
- De nuværende køretøjer, Curiosity og Perseverance, indsamler systematisk de mest lovende boreprøver.
- En kommende specialbygget mission skal lande, opsamle prøverørene og skyde dem op i kredsløb om planeten.
- Derefter vil et avanceret fartøj fange dem og fragte dem tilbage til strengt isolerede renrum på Jorden.
- Først når topmoderne massespektrometre og elektronmikroskoper kan undersøge støvet, vil jagten på de ægte biosignaturer begynde for alvor.
Kun med den slags udstyr bliver det muligt at se med sikkerhed, om molekylerne er blevet systematisk sorteret af levende celler, eller om de bare ligger tilfældigt hulter til bulter fra naturens side.
De massive konsekvenser af den nyeste opdagelse
Uanset om vi ender med at finde beviset for liv eller ej, så har disse målinger allerede skrevet historie. Først og fremmest understreger de, at organisk materiale kan overleve på en strålingsbombarderet planet i ufatteligt mange år. Er klippen blot en smule beskyttet, gemmer den på fantastiske dataarkiver.
Samtidig guider denne opdagelse os direkte mod de mest interessante steder for fremtidig rumfart. Det står nu mejslet i granit, at de absolut bedste steder at lede efter fortidens hemmeligheder er i indtørrede søer og urgamle deltaer – ligesom vi ser i krateret Gale. Det bekræfter, at vores rumbiler befinder sig præcis dér, hvor det er allervigtigst.
Sådan genkender man mikrobielle spor med sikkerhed
Men selv når rørene ligger åbne i laboratoriet, vil det kræve intens
