Een nieuw experiment ontworpen om aminozuren op Mars te detecteren, ondanks het reactieve perchloraat in de bodem van Mars dat meestal organische verbindingen afbreekt, zou kunnen vliegen op een toekomstige missie naar Mars om daar te helpen bij het zoeken naar leven.

Waar aminozuren zijn, er is misschien - of was ooit - leven. Dus natuurlijk, toen NASA's Phoenix Mars Lander monsters van de bodem van de rode planeet verzamelde (ook bekend als regolith), wetenschappers zochten naar deze organische verbindingen. Maar toen ze de regoliet voor hen testten, ze waren nergens te vinden. Er moesten wel wat organische verbindingen zijn, zelfs als ze net afkomstig zijn van meteorieten die op Mars zijn geland.

Toen een natchemische analyse werd uitgevoerd, werd het probleem duidelijk. De alkalische bodemmonsters bevatten bijna één procent perchloraat (ClO4), wat een zeer reactieve chemische stof is. Dus toen de wetenschappers oorspronkelijk hadden getest op organische stoffen met behulp van pyrolyse (d.w.z. hoge temperaturen gebruiken om verbindingen af ​​​​te breken), het perchloraat, die op aarde wordt gebruikt als explosief en brandstof, vernietigden de moleculen waarnaar ze op zoek waren. Perchloraat is gespecialiseerd in het verbranden van organische stoffen bij verhitting - geen wonder dat er geen in de monsters zat.

Om het probleem te omzeilen, er was een nieuw instrument nodig, en niet alleen moest het de perchloraatkwestie aanpakken, het moest ook eenvoudig genoeg zijn om veilig naar Mars te gaan op de volgende lander. In een recent artikel van Dr. Aaron Noell van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) werd gekeken naar het gebruik van subkritische waterextractie (SCWE – uitgesproken als 'squee') als een oplossing voor het pyrolyse/perchloraatprobleem.

"SCWE klinkt ingewikkelder dan het is, Noell vertelt Astrobiology Magazine. "We noemen het gekscherend het maken van espresso op Mars, omdat in principe je doet heet water onder hoge druk in het grondmonster. Pyrolyse is een zeer goede techniek voor veel verbindingen, maar aminozuren zijn bij voorkeur oplosbaar in water."

In zijn studeerkamer Noell gebruikte drie verschillende bodemanalogen (een JSC Mars-1A-simulant, een Atacama-woestijngrond, en een bodem van AntarcticaDry Valleys) van de aarde, evenals een controle, om de SCWE-techniek te testen. Hij en zijn team testten SCWE bij temperaturen van 185, 200, en 215 graden Celsius en voor verschillende tijden variërend van tien minuten tot twee uur. Ze vonden "hoge opbrengsten van natuurlijke aminozuren ... met minimale verstoring van de distributie van die aminozuren, zelfs in aanwezigheid van een perchloraatzout, " volgens de samenvatting van de krant.

Samuel Kounaves, Professor in de chemie aan de Tufts University en hoofdwetenschapper voor het Wet Chemistry Lab op NASA's Phoenix Mars Lander, en die niet betrokken was bij het onderzoek voor dit artikel, denkt dat SCWE een goede manier zou kunnen zijn om Marsbodems op toekomstige missies te analyseren.

"Met enkele verbeteringen SCWE zou veel voordelen opleveren voor een ruimtemissie, " hij zegt, eraan toevoegend dat hij graag zou zien dat toekomstige tests zelfs hogere temperaturen dan 215 graden proberen, waardoor meer grote organische moleculen oplosbaar zouden worden, en zou onderzoekers ook helpen de volledige impact van het perchloraat op de SCWE-testmethode te begrijpen. Hij zou ook graag testen zien op Mars-simulantbodems die dichter in de buurt komen van wat er op Mars wordt gevonden dan sommige van die welke in het meest recente onderzoek zijn gebruikt.

Echter, Kounaves hield van de eenvoud van het gebruik van water als oplosmiddel. "Het transporteren van water [op een Mars-lander] is relatief eenvoudig omdat het gemakkelijk op te slaan en niet corrosief is, " zegt hij. "Andere dingen die complexer zijn, zijn niet zo gemakkelijk op te slaan. En als je eenmaal dingen met water hebt uitgepakt, ze zijn gemakkelijker om mee te werken."

Noell noemt SCWE een "prikkelende techniek" omdat de eigenschappen van het water veranderen naarmate de temperatuur stijgt, zodat wetenschappers het kunnen gebruiken om andere verbindingen te targeten bij het testen van bodems. "Aminozuren zijn lange tijd hoge prioriteitsdoelen geweest van de astrobiologische gemeenschap, " zegt hij. "We willen verder gaan en ons richten op... vetzuren met een lange keten en mogelijk zelfs enkele van de polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's; dit zijn grote moleculen gemaakt van waterstof- en koolstofatomen), die doorgaans niet oplosbaar zijn in water, maar bij de hoge temperaturen van SCWE, ze beginnen te worden." Dit betekent dat als SCWE deel uitmaakte van het natte lab van een toekomstige missie, één extractieoplosmiddel zou werken voor een breed scala aan verschillende soorten verbindingen.

Het testen van bodems met SCWE heeft een derde voordeel:bij hogere temperaturen helpt het proces om polypeptiden (korte ketens van aan elkaar gekoppelde aminozuren) op te splitsen in individuele aminozuren. Hierdoor kunnen onderzoekers bepalen waar de aminozuren vandaan kwamen, wat op zijn beurt aanwijzingen geeft over het bestaan ​​van het leven versus de bouwstenen voor het leven. Meer uitgebreide chemie duidt vaak op leven, zegt Noell:"Als moleculen met een grotere complexiteit gemakkelijker te vinden zijn, dan kunnen wetenschappers gaan bepalen of vorig leven, huidig ​​leven, of een abiotisch Marsproces de meest waarschijnlijke boosdoener is, "Dan kunnen wetenschappers beginnen met het stellen van de volgende reeks vragen over het leven op Mars. Zijn de polypeptiden vergelijkbaar met die op aarde? Zo ja, in wat voor soort organisme komen ze voor?

Daarover gesproken, het perchloraat in de Martiaanse regoliet is niet alleen maar slecht nieuws. Hoewel het in de weg stond om de tekenen van leven te vinden waar wetenschappers naar op zoek zijn, zijn aanwezigheid is eigenlijk een goed teken voor de mogelijke bewoonbaarheid van Mars. Ja, perchloraat is brandbaar, maar als antivriesmiddel vergemakkelijkt het ook vloeibaar water op Mars, wat anders onmogelijk zou zijn bij een atmosferische druk die ongeveer 0,6 procent van die van de aarde is. En aangezien perchloraat kan worden afgebroken om zuurstof vrij te maken, het betekent dat er een bron op aarde is van wat we nodig hebben om te ademen.

Wat het leven op Mars betreft, er is misschien weinig bewijs te vinden aan de oppervlakte, ongeacht de chemie of technieken die worden gebruikt om het te detailleren.

"Op dit punt, al het bewijs dat ik heb gezien wijst erop dat het oppervlak van Mars slecht is voor het leven - maar we kunnen [leven] ondergronds vinden, "zegt Kounaves. "Er kunnen enkele chemotrope bacteriën zijn die perchloraat als energiebron gebruiken - er zou een heel ecosysteem kunnen zijn dat zelfs vloeibaar water tot haar beschikking had."

Dus om leven op Mars te vinden, Kounaves zegt, "We zullen moeten boren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.