Een onderzoeksteam, waaronder onderzoekswetenschapper Atsuko Kobayashi van het Earth-Life Science Institute (ELSI) van het Tokyo Institute of Technology, Japan, en onderzoekswetenschapper Mizuho Koike van het Institute of Space and Astronautical Science van het Japan Aerospace Exploration Agency, hebben stikstofhoudend organisch materiaal gevonden in carbonaatmineralen in een meteoriet op Mars. Dit organische materiaal is hoogstwaarschijnlijk 4 miljard jaar bewaard gebleven sinds het Noachische tijdperk van Mars. Omdat carbonaatmineralen doorgaans uit het grondwater neerslaan, deze bevinding suggereert een natte en organisch-rijke vroege Mars, die bewoonbaar en gunstig voor het begin van het leven had kunnen zijn.

Al decenia, wetenschappers hebben geprobeerd te begrijpen of er organische verbindingen op Mars zijn en zo ja, wat hun bron is. Hoewel recente studies van op rover gebaseerde Mars-exploratie sterk bewijs hebben gevonden voor Martiaanse organische stoffen, er is weinig bekend over waar ze vandaan kwamen, hoe oud ze zijn, hoe wijdverbreid en bewaard ze kunnen zijn, of wat hun mogelijke relatie met biochemische activiteit zou kunnen zijn.

Marsmeteorieten zijn stukken van het oppervlak van Mars die zelf de ruimte in werden gestraald door meteoorinslagen, en die uiteindelijk op aarde landde. Ze bieden belangrijke inzichten in de geschiedenis van Mars. Een meteoriet in het bijzonder, genaamd Allan Hills (ALH) 84001, genoemd naar de regio op Antarctica die in 1984 werd gevonden, is vooral belangrijk. Het bevat oranjekleurige carbonaatmineralen, die 4 miljard jaar geleden neersloeg uit zout vloeibaar water op het nabije oppervlak van Mars. Aangezien deze mineralen de vroege waterige omgeving van Mars vastleggen, veel studies hebben geprobeerd hun unieke chemie te begrijpen en of ze bewijs kunnen leveren voor oud leven op Mars. Echter, eerdere analyses hadden last van besmetting met terrestrisch materiaal van Antarctische sneeuw en ijs, waardoor het moeilijk te zeggen is hoeveel van het organische materiaal in de meteoriet echt Mars was. Naast koolstof, stikstof (N) is een essentieel element voor het leven op aarde en een nuttige tracer voor de evolutie van planetenstelsels. Echter, vanwege eerdere technische beperkingen, stikstof was nog niet gemeten in ALH84001.

Dit nieuwe onderzoek, uitgevoerd door het gezamenlijke ELSI-JAXA-team, gebruikte geavanceerde analytische technieken om het stikstofgehalte van de ALH84001-carbonaten te bestuderen, en het team is er nu zeker van dat ze het eerste solide bewijs hebben gevonden voor 4 miljard jaar oude Martiaanse organische stoffen die stikstof bevatten.

Terrestrische besmetting is een serieus probleem voor studies van buitenaardse materialen. Om een ​​dergelijke besmetting te voorkomen, het team ontwikkelde nieuwe technieken om de monsters mee voor te bereiden. Bijvoorbeeld, ze gebruikten zilvertape in een schoon ELSI-lab om de kleine carbonaatkorrels te verwijderen, die ongeveer zo breed zijn als een mensenhaar, van de gastheermeteoriet. Het team bereidde deze korrels vervolgens verder voor om mogelijke oppervlakteverontreinigingen te verwijderen met een scanning-elektronenmicroscoop-gefocust ionenstraalinstrument bij JAXA. Ze gebruikten ook een techniek genaamd Nitrogen K-edge micro X-ray Absorption Near Edge Structure (μ-XANES) spectroscopie, waardoor ze stikstof in zeer kleine hoeveelheden konden detecteren en konden bepalen in welke chemische vorm die stikstof zich bevond. Controlemonsters van nabijgelegen stollingsmineralen gaven geen detecteerbare stikstof, waaruit blijkt dat de organische moleculen alleen in het carbonaat zaten.

Na de zorgvuldige contaminatiecontroles, het team stelde vast dat de gedetecteerde organische stoffen hoogstwaarschijnlijk echt Mars waren. Ook bepaalden ze de bijdrage van stikstof in de vorm van nitraat, een van de sterke oxidanten op het huidige Mars, was onbeduidend, wat suggereert dat de vroege Mars waarschijnlijk geen sterke oxidanten bevatte, en zoals wetenschappers vermoedden, het was minder oxiderend dan het nu is.

Het huidige oppervlak van Mars is te hard voor de meeste organische stoffen om te overleven. Echter, wetenschappers voorspellen dat organische verbindingen miljarden jaren in de buurt van het oppervlak kunnen worden bewaard. Dit lijkt het geval te zijn voor de stikstofhoudende organische verbindingen die het team vond in de ALH84001-carbonaten, die 4 miljard jaar geleden in de mineralen lijken te zijn gevangen en gedurende lange perioden zijn bewaard voordat ze uiteindelijk op aarde worden afgeleverd.

Het team is het ermee eens dat er veel belangrijke open vragen zijn, zoals waar kwamen deze stikstofhoudende organische stoffen vandaan? Kobayashi legt uit, "Er zijn twee hoofdmogelijkheden:of ze kwamen van buiten Mars, of ze vormden zich op Mars. Vroeg in de geschiedenis van het zonnestelsel, Mars werd waarschijnlijk overspoeld met aanzienlijke hoeveelheden organisch materiaal, bijvoorbeeld van koolstofrijke meteorieten, kometen en stofdeeltjes. Sommigen van hen zijn mogelijk opgelost in de pekel en zijn opgesloten in de carbonaten." De onderzoeksteamleider, Koike voegt eraan toe dat als alternatief, chemische reacties op het vroege Mars kunnen de N-dragende organische stoffen ter plaatse hebben geproduceerd. Hoe dan ook, ze zeggen, deze bevindingen tonen aan dat er organische stikstof op Mars was voordat het de rode planeet werd die we vandaag kennen; vroege Mars was misschien meer "aardachtig, "minder oxiderend, natter, en organisch rijk. Misschien was het 'blauw'.