Een beekje in het zuiden van Engeland zou de weg kunnen wijzen naar het vinden van bewijs voor oud leven op Mars, in de vorm van vetzuren bewaard in een ijzerrijk mineraal genaamd goethiet.

Onderzoekers van het Imperial College London trokken naar het graafschap Dorset aan de zuidkust van het VK om een ​​zure stroom te bemonsteren die St Oswald's Bay binnenstroomt, die dicht bij de beroemde kalkstenen rotsformatie van Durdle Door ligt. De zuurgraad van de stroom, met een pH van 3,5, wordt verondersteld vergelijkbaar te zijn met water dat meer dan drie miljard jaar geleden op het vroege Mars stroomde tijdens zijn Hesperian-tijdperk.

De stroom stroomt over zandsteenbedden die dateren uit het Krijt. Tijdens dat verre tijdperk, bosbranden zetten houtskool af in het zand. Bacteriën konden leven op houtskool, sulfaat gebruiken om het te ontleden en het ijzersulfidemineraal te produceren dat bekend staat als pyriet, of 'fool's gold'. Snel vooruit naar het heden en het water in de stroom oxideert het pyriet, het produceren van een zwak zwavelzuur dat het water zijn pH geeft, terwijl een verscheidenheid aan ijzersulfaatmineralen neerslaat op de stroombedding, waaronder een mineraal genaamd jarosiet.

Jarosiet blinkt uit in het vangen van organisch materiaal, vooral zuren, die behoren tot de meest voorkomende soorten organische verbindingen die door het leven worden geproduceerd. Overuren, het water verandert jarosiet in een ander mineraal genaamd goethiet. In droge omstandigheden, zoals op Mars, goethiet droogt uit tot nog een ander ijzerrijk mineraal genaamd hematiet, dat is wat Mars zijn roestrode kleur geeft. Jarosiet, goethiet en hematiet zijn allemaal eerder in aanzienlijke hoeveelheden op Mars ontdekt.

De onderzoekers van het Imperial College - Jonathan Tan, James Lewis en Mark Sephton - ontdekten dat het goethiet in de stroom een ​​overvloed aan goed bewaarde vetzuren bevatte. Op basis van die overvloed, en ervan uitgaande dat het oude Mars een microbiële biomassa herbergde die vergelijkbaar was met die in de Dorset-stroom, de onderzoekers schatten dat er op de rode planeet minstens 28,6 miljard kilogram vetzuren zou kunnen zijn opgesloten in ijzerrijke rotsen.

Ondubbelzinnige biomarker

Het belang van het vinden van vetzuren gemaakt van lange ketens van koolstofatomen op Mars mag niet worden onderschat, want ze zouden een ondubbelzinnige biomarker zijn, zegt Sephton, die hoogleraar organische geochemie is en hoofd van de afdeling aardwetenschappen en engineering van Imperial.

"Als je koolstofatomen gewoon op een niet-biologische manier bij elkaar gooit, dan zijn er 50, 000 andere mogelijke isomeren die de koolstofatomen zouden kunnen vormen voordat ze een keten van 18 koolstofatomen bereiken, " vertelt hij aan Astrobiology Magazine. "De aanwezigheid van een vetzuur met 18 koolstofatomen is vrijwel zeker geproduceerd door biologische processen."

De truc is om Mars-vetzuren te vinden, als ze bestaan. De instrumentensuite Sample Analysis at Mars (SAM) op NASA's Curiosity-rover werkt door monsters van vuil en gesteente te bakken om organische moleculen te verdampen, zodat ze gemakkelijker kunnen worden gedetecteerd door de ingebouwde Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS). SAM heeft ook negen verzegelde 'natte chemie'-bekers, elk gevuld met een mix van chemicaliën. Wanneer monsters worden gemengd met deze chemicaliën en worden verwarmd tot 900 graden Celsius, de chemicaliën kunnen aanwezige organische moleculen omzetten in vluchtigere producten die gemakkelijker door het GCMS kunnen worden geanalyseerd. Twee van de kopjes zijn gevuld met tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) en methanol, waarmee vetzuren konden worden gedetecteerd. Geen van beide kopjes is nog gebruikt.

"We krijgen maar twee pogingen tot het experiment, " zegt Jennifer Eigenbrode van NASA's Goddard Space Flight Center, die het wetenschappelijke team leidde bij de recente ontdekking van organische moleculen op Mars. "Het team overweegt alle opties, waaronder een kleirijke laag grenzend aan Vera Rubin Ridge, dat is sinds het begin van de missie een belangrijk doelwit voor analyse geweest."

De juiste monsters nemen

Terwijl Eigenbrode ons eraan herinnert dat hun oorsprong onzeker blijft, de aanwezigheid van organische moleculen op Mars is een goed voorteken voor de mogelijkheid van oud leven op Mars. Echter, Sephton denkt dat de ijzerrijke goethietmonsters een extra optie zijn voor het kleirijke materiaal. In 2008 ontdekte NASA's Phoenix-lander dat het oppervlak van Mars bedekt is met bepaalde mineralen die zuurstof afgeven bij verhitting. en dat zuurstof zich verbindt met de organische verbindingen en ze vernietigt. Jarosiet is een van die mineralen, maar goethiet is dat niet. Dit betekent dat als enig oud leven op Mars vetzuren achterliet die werden ingekapseld in jarosiet dat in goethiet veranderde, dan zouden ze die vetzuren toch nog aantoonbaar moeten zijn.

Sephton zegt dat het nemen van het juiste monster cruciaal is. "Je kunt het beste instrument hebben, de beste techniek, maar als je het verkeerde monster hebt, je zult geen vetzuren vinden, " vertelt hij aan Astrobiology Magazine. "Het werk dat we in Dorset hebben gedaan, is proberen de informatie te verstrekken die de beste keuze van het monster op Mars mogelijk maakt."

De bevindingen tonen ook aan dat dure en tijdrovende excursies naar exotische locaties zoals de Atacama-woestijn in Chili, Antarcticaof het stroomgebied van de Rio Tinto in Spanje zijn niet altijd nodig om Mars-analogen te vinden. De stroom die door het Imperial College-team is bestudeerd, is slechts een meter breed.

"Er zijn neutrale pH-omstandigheden aan de rand van de stroom en zeer zure omstandigheden in het centrum, en als geochemici geeft dit ons prachtige mogelijkheden om het begin en verdwijnen van deze aandoeningen te volgen, " zegt Sephton. "Als je de gedetailleerde chemie begrijpt, dan kunnen deze micro-analoge sites je meer bieden dan de grote analoge sites van kilometers formaat."

In de komende jaren, Curiosity zal worden vergezeld door NASA's Mars 2020-rover en de gezamenlijke Europees-Russische ExoMars-rover, die beide zullen worden uitgerust met laboratoria aan boord die vetzuren of andere organische verbindingen kunnen detecteren die kunnen bewijzen dat Mars ooit bewoond was.

"Mars zit vol verrassingen, ', zegt Eigenbrode. 'Je weet nooit wat we hierna tegenkomen.'

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