V zadnjih nekaj desetletjih so naše neprestane študije Marsa razkrile nekaj zelo očarljivih stvari o planetu. V šestdesetih in zgodnjih 70-ih letih 20. stoletja Mariner sonde so razkrile, da je Mars suh, hladen planet, ki je bil najverjetneje brez življenja. Ker pa se je naše razumevanje planeta še poglobilo, je postalo znano, da je imel Mars nekoč toplejše, vlažnejše okolje, ki je lahko podpiralo življenje.
To je navdihnilo več misij, katerih namen je bil najti dokaze o preteklem življenju. Ključna vprašanja pri tem iskanju pa so, kje iskati in kaj iskati? V novi raziskavi, ki so jo vodili raziskovalci z univerze v Kansasu, je skupina mednarodnih znanstvenikov priporočila, naj v prihodnjih misijah iščejo vanadij. Ta redek element bi lahko zatrdil pot do fosiliziranih dokazov o življenju.
Njihova študija z naslovom "Imaging vanadija v mikrofosilih: nova potencialna biosignatura" se je nedavno pojavila v znanstveni reviji Astrobiologija. Mednarodna ekipa pod vodstvom Craig P. Marshall, izredni profesor za geologijo na Univerzi v Kansasu, je vključevala člane nacionalnega laboratorija Argonne, oddelka za geološke tehnične storitve Savdske Aramco, univerze v Liegeu in univerze v Sydneyju.
Jasno je, da iskanje znakov življenja na planetu, kot je Mars, ni lahka naloga. Kot je Craig Marshall navedel v sporočilu za javnost Univerze v Kansasu:
"Vaša dela so razrezana, če gledate starodavne sedimentne kamnine za mikrofosile tukaj na Zemlji - še bolj pa na Marsu. Na Zemlji so skale tu že 3,5 milijarde let, tektonski trki in preusmeritve pa so na skale močno pritiskale. Prav tako se te kamnine lahko pokopljejo, temperatura pa narašča z globino. "
V svojem prispevku Marshall in njegovi sodelavci priporočajo misije, kot je NASA Mars 2020 Rover, ESA ExoMars 2020 Rover in druge predlagane površinske misije bi lahko kombinirali Ramanovo spektroskopijo z iskanjem vanadija, da bi našli dokaze o fosiliziranem življenju. Na Zemlji so ta element našli v surovih oljih, asfaltih in črnih skrilavcih, ki so nastali s počasnim razpadanjem biološkega organskega materiala.
Poleg tega so paleontologi in astrobiologi že nekaj časa na Marsu uporabljali Ramanovo spektroskopijo - tehniko, ki razkriva celične sestave vzorcev - za iskanje znakov življenja. V zvezi s tem bi dodatek vanadija zagotovil material, ki bi deloval kot biosignatura za potrditev obstoja organskega življenja v preučenih vzorcih. Kot je pojasnil Marshall:
"Ljudje pravijo:" Če je videti kot življenje in ima ramanski signal ogljika, potem imamo življenje. Seveda pa vemo, da lahko obstajajo ogljikovi materiali, izdelani v drugih procesih - kot na primer v hidrotermalnih odprtinah - v skladu z videzom mikrofosov, ki imajo tudi nekaj ogljikovega signala. Ljudje tudi umetno izdelujejo čudovite ogljikove strukture, ki so videti kot mikrofosili - popolnoma enako. Torej, zdaj smo na stičišču, kjer je res težko reči, ali življenje temelji samo na morfologiji in Ramanovi spektroskopiji. "
Marshall in njegovi soavtorji se za iskanje znakov življenja niso zavzemali za uporabo vanadija. To je bila tema predstavitve, ki so jo pripravili na znanstveni konferenci o astrobiologiji leta 2015. Še več, Marshall in njegova ekipa poudarjajo, da bi bilo mogoče izvajati to tehniko z instrumenti, ki so že del Nasine agencije Mars 2020 poslanstvo.
Njihova predlagana metoda vključuje tudi novo tehniko, znano kot rentgenska fluorescentna mikroskopija, ki se ukvarja z elementarno sestavo. Da bi preizkusili to tehniko, je skupina pregledala toplotno spremenjene organske zidane mikrofosile, ki so bili nekoč organski materiali (imenovani akritarhi). Iz njihovih podatkov so potrdili, da so znotraj mikrofosilov, ki so po izvoru nesporno organski, sledi vanadija.
"Testirali smo akritarje, da smo naredili dokazilo o mikrofosilu, kjer ni dvoma o tem, da gledamo ohranjeno starodavno biologijo," je dejal Marshall. "Starost tega mikrofosila, za katerega mislimo, je devonska. Ti fantje so vodni mikroorganizmi - mislili so, da so mikroalge, evkariontska celica, naprednejša od bakterijskih. V vsebnosti cianobakterij smo našli vsebnost vanadija. "
Ti mikrofosilizirani koščki življenja, trdijo, verjetno niso zelo ločni od vrst življenja, ki bi lahko obstajale na Marsu pred milijardami let. Druge znanstvene raziskave so prav tako pokazale, da je vanadij rezultat organskih spojin (kot klorofila) živih organizmov, ki so podvrženi preoblikovanju, ki ga povzročajo toplota in tlak (to je diagenetska sprememba).
Z drugimi besedami, potem ko živa bitja umrejo in se pokopljejo v sedimentu, vanadij tvori v njihovih ostankih, kar je posledica tega, da so pokopani pod vse več in več sloji kamnine - to je fosilizacija. Ali kot je pojasnil Marshall:
„Vanadij se v molekuli klorofila zaplete. Klorofili imajo običajno v središču magnezij - pod pokopom vanadij nadomešča magnezij. Molekula klorofila se zaplete v ogljikovo snov in tako ohranja vanadij. Všeč je, če imate v svoji garaži vrv, ki je shranjena, in preden jo odložite, jo ovijete, da jo lahko odvijete naslednjič, ko jo potrebujete. Toda sčasoma se na tleh garaže zaplete, stvari se ujamejo vanj. Tudi ko močno stresete vrv, se stvari ne izidejo. To je zapletena zmešnjava. Podobno je, če pogledate na ogljikove materiale, da obstaja zapletena zmešnjava listov ogljika in vanadijev ste zmešali. "
Delo je podprlo mednarodno raziskovalno štipendijo ARC (IREX), ki sponzorira raziskave, ki si prizadevajo najti biosignature za zunajtelesno življenje - z dodatno podporo avstralskega sinhrotra in naprednega fotonskega vira v Nacionalnem laboratoriju v Argonne. V prihodnosti Marshall in njegovi sodelavci upajo, da bodo izvedli nadaljnje raziskave, ki bodo vključevale uporabo Ramanove spektroskopije za preučevanje ogljikovih materialov.
Trenutno se zdi, da so njihove raziskave pritegnile zanimanje Evropske vesoljske agencije. Howell Edwards, ki izvaja tudi raziskave z Ramanovo spektroskopijo (in delo je bilo podprto z donacijo ARC), je del ekipe ESA Mars Explorer, kjer je odgovoren za instrumentacijo na ExoMars 2020 rover. Toda, kot je Marshall nakazal, ekipa tudi upa, da bo NASA razmislila o njihovi študiji:
"Upajmo, da nekdo iz NASA prebere papir. Zanimivo je, da je bil znanstvenik, ki je vodilni glavni raziskovalec rentgenskega spektrometra za vesoljsko sondo, imenovali so ga PIXL, njegov prvi podiplomski študent z univerze Macquarie, še pred časom KU. Mislim, da ji bom poslal e-poštni prispevek in rekel: "To bi lahko zanimalo."
Prihodnje desetletje naj bi bilo zelo povoljno za raziskovalne misije na Mars. Številni roverji bodo raziskovali površje v upanju, da bodo našli neizprosen dokaz življenja. Te misije bodo pomagale tudi utirati pot za NASA-ino posadko na Mars do 2030-ih, ki bo prvič videla astronavte na površju Rdečega planeta.
Če bodo te misije dejansko našle življenje, bodo to močno vplivale na vse prihodnje misije na Mars. To bo imelo tudi neizmeren vpliv na človekovo dojemanje samega sebe, saj je končno vedel, da se pred milijardami let življenje na Zemlji ni pojavilo samo!
