Het vinden van microbieel leven in het verleden of heden op Mars zou zonder twijfel een van de grootste wetenschappelijke ontdekkingen aller tijden zijn. En in slechts twee jaar tijd, er is een grote kans om dit te doen, met twee rovers die daar worden gelanceerd om te zoeken naar tekenen van leven - Mars2020 door NASA en ExoMars door de European Space Agency en Roscosmos.

Ik help een van de instrumenten voor de ExoMars rover te ontwikkelen, wat Europa's eerste poging zal zijn om een ​​mobiel platform op de rode planeet te laten landen. Het zal ook de eerste rover zijn die tot een diepte van twee meter in de korst van Mars boort.

Maar de rover zal niet de eerste zijn die op zoek gaat naar bewijs van leven. De Viking-landers die in de jaren zeventig door NASA werden gestuurd, droegen experimenten die daarvoor waren ontworpen. Ze waren uiteindelijk niet succesvol, maar bood een schat aan informatie over de geologie en atmosfeer van Mars die nu van pas komt. In feite, exploratie van de afgelopen halve eeuw heeft ons laten zien dat het vroege Mars ooit een dynamische en potentieel bewoonbare planeet was.

Hoewel het niet helemaal onmogelijk is dat er vandaag de dag leven op Mars kan bestaan, ExoMars is vooral gericht op het zoeken naar uitgestorven leven. Omdat er een risico bestaat dat het de planeet kan besmetten met microben van de aarde, het is niet toegestaan ​​om in de buurt van de plaatsen te komen waar we denken dat het mogelijk is dat microben vandaag de dag zouden kunnen bestaan.

Chemofossielen zijn de beste keuze

Op aarde, het leven ontvouwt zich voortdurend om ons heen, elke dag zijn stempel op onze planeet drukken. Er zijn, echter, een aantal factoren waarmee u te maken krijgt bij het zoeken naar leven op Mars. De eerste is dat de levensvormen waarnaar we op zoek zijn eencellige micro-organismen zijn, onzichtbaar voor het blote oog. Dit komt omdat het onwaarschijnlijk is dat het leven op Mars verder is gevorderd op het evolutionaire pad. Dit is eigenlijk niet zo vreemd - de aarde zelf was twee miljard jaar of langer een wereld van eencellig leven.

Een ander probleem is dat het leven dat we zoeken drie of vier miljard jaar geleden zou hebben bestaan. In die tijd kan er veel gebeuren - stenen die dit bewijsmateriaal behouden, kunnen worden weggeërodeerd en opnieuw worden afgezet, of diep buiten bereik begraven. Gelukkig, Mars heeft geen platentektoniek - het constant verschuiven en recyclen van de korst die we op aarde hebben - wat betekent dat het een geologische tijdcapsule is.

Omdat we op zoek zijn naar bewijs van lang geleden overleden micro-organismen, de jacht op bio-signaturen ligt in de detectie en identificatie van organische "chemofossielen" - verbindingen die zijn achtergelaten door de ontbinding van het leven. Deze zijn anders dan organische verbindingen die op de achterkant van meteorieten aan planeten worden geleverd, of die, zoals methaan, die kunnen worden geproduceerd door zowel geologische als biologische processen. Geen enkele verbinding zal bewijzen dat het leven ooit heeft bestaan.

Liever, het zullen kenmerkende patronen zijn die aanwezig zijn in alle ontdekte organische verbindingen die hun biologische oorsprong verraden. Lipiden en aminozuren, bijvoorbeeld, zijn fundamentele componenten van levende wezens, maar komen ook voor in bepaalde meteorieten. Het verschil zit hem in het vinden van bewijs dat een selectieproces aantoont. Lipiden achtergelaten door aangetaste celmembranen zullen waarschijnlijk een beperkt groottebereik hebben, en een even aantal koolstofatomen bevatten. evenzo, aminozuren bestaan ​​van nature in zowel linkshandige als rechtshandige vormen (zoals handschoenen), maar om de een of andere reden gebruikt het leven alleen de linkshandigen.

Het is ook mogelijk dat micro-organismen zichtbare fossielen produceren in het gesteente. Wanneer de omstandigheden het toelaten, microbiële matten (meerlaagse gemeenschappen van micro-organismen) kunnen worden afgewisseld met fijn sediment, het produceren van karakteristieke morfologische structuren in gesteenten die zich later vormen. Echter, de specifieke omgevingsomstandigheden die hiervoor nodig zijn, betekenen dat dergelijke afzettingen waarschijnlijk niet worden ontdekt door een rover die slechts één klein gebied van een hele planeet verkent.

Dus, de beste gok zal zijn op zoek naar organische verbindingen, een taak die valt onder de Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) - het grootste instrument in de ExoMars rover-lading.

Een intrigerende bevinding van de Viking-landers was de afwezigheid van detecteerbare organische verbindingen op het oppervlak van Mars. Dit was onverwacht - in het hele zonnestelsel worden veel organische verbindingen aangetroffen die zich niet door biologische activiteit vormen. Daaropvolgende missies onthulden dat een combinatie van harde chemie en intense straling effectief veel van het organische materiaal van het oppervlak van Mars verwijdert, ongeacht de oorsprong ervan.

Maar meer recentelijk is NASA's Curiosity-rover begonnen met het vinden van enkele eenvoudige organische verbindingen, hint naar wat eronder kan liggen. Door monsters van onder het oppervlak te analyseren, MOMA zal een betere kans hebben om die organische biosignaturen te vinden die de tand des tijds hebben overleefd.

Verwarrende besmetting

Voordat een zoektocht naar biosignaturen zelfs maar begint, echter, ExoMars zal eerst de juiste rotsen moeten vinden. De landingsplaatsen op de shortlist voor de missie hebben, gedeeltelijk, gekozen op basis van hun geologische kenmerken, inclusief hun leeftijd (meer dan 3,6 miljard jaar oud).

Als MOMA organische moleculen identificeert in de monsters die door de boor zijn opgehaald, een van de eerste dingen zal zijn om vast te stellen of ze het resultaat zijn van besmetting door een malafide op aarde gebaseerde organische stof. Terwijl ExoMars op zoek is naar buitenaards leven, het is ontworpen om te zoeken naar leven dat gebaseerd is op dezelfde fundamentele chemie als het leven op aarde. Aan de ene kant, dit betekent dat zeer gevoelige instrumenten zoals MOMA kunnen worden ontworpen die gericht zijn op biosignaturen waarvan we een goed begrip hebben, en daarmee de kans vergroten dat ExoMars een succes wordt.

De keerzijde is dat deze instrumenten ook gevoelig zijn voor leven en organische moleculen op aarde. Om ervoor te zorgen dat terrestrische organische of microbiologische verstekelingen tot een minimum worden beperkt, de rover en zijn instrumenten zijn gebouwd en geassembleerd in ultra schone kamers. Eenmaal op Mars, de rover zal een aantal "lege" samples uitvoeren, die zal laten zien wat, indien van toepassing, verontreiniging aanwezig kan zijn.

uiteindelijk, het vinden van sterk bewijs van uitgestorven leven op Mars, of het nu chemofossielen zijn of iets meer zichtbaars, zal slechts de eerste stap zijn. Zoals met de meeste wetenschappelijke ontdekkingen, het zal een geleidelijk proces zijn, met bewijs dat zich laag voor laag opbouwt totdat er geen andere verklaring is. Als de NASA Mars2020-rover ook soortgelijke verleidelijke bewijzen vindt, dan zullen deze ontdekkingen een stapsgewijze verandering betekenen in ons begrip van het leven in het algemeen. En, hoewel ongelooflijk onwaarschijnlijk, het is natuurlijk mogelijk dat ExoMars op levende micro-organismen van Mars stuit.

Of ExoMars de jackpot wint, valt nog te bezien, maar het zal op zijn minst een nieuw begin markeren voor de zoektocht naar leven op Mars.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.