Het onthullen van het potentieel bewoonbare klimaat van het oude Mars is een belangrijk onderdeel van NASA's missie om het onbekende te verkennen en te begrijpen, om de mensheid te inspireren en ten goede te komen - en gedurende 10 jaar is de Curiosity-rover op de zaak geweest op de Rode Planeet.

Ter gelegenheid hiervan zijn hier vijf van de belangrijkste ontdekkingen die wetenschappers hebben gedaan met behulp van de instrumentensuite van Curiosity's Sample Analysis at Mars (SAM). SAM is een van NASA's krachtigste astrobiologische instrumenten op Mars. Ontworpen en gebouwd in NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, zoekt SAM naar en meet organische moleculen en lichtelementen, die belangrijk zijn voor het leven zoals wij dat kennen. Om deze taak te voltooien, heeft SAM componenten bij zich die wetenschappers op afstand gebruiken om Marsmonsters te testen.

1. Detectie van organische verbindingen op Mars

Charles Malespin en Amy McAdam, SAM's principal en adjunct-hoofdonderzoekers bij Goddard, zijn het zeer eens over SAM's belangrijkste bevinding:SAM ontdekte organische moleculen in gesteentemonsters verzameld uit Mars's Gale Crater. Organische moleculen (die koolstof bevatten) kunnen worden gebruikt als bouwstenen en 'voedsel' voor het leven. Hun aanwezigheid op Mars suggereert dat de planeet ooit leven had kunnen ondersteunen, als het ooit aanwezig was.

Hoewel de isotopen in koolstofdioxide en methaan gemeten tijdens sommige SAM-monsteranalyses consistent kunnen zijn met oude biologische activiteit die de waargenomen organische stoffen produceert, is het belangrijk dat er ook niet-levensgebaseerde verklaringen zijn - dit isotoopsignaal kan bijvoorbeeld het resultaat zijn van een interactie tussen ultraviolet licht van de zon en koolstofdioxide in de atmosfeer van Mars, waarbij organische stoffen worden geproduceerd die naar de oppervlakte vallen, geen leven vereist.

Al met al motiveren deze resultaten lopende en toekomstige studies met SAM en de hele Curiosity-reeks instrumenten, evenals andere planetaire missies op zoek naar bewijs van bewoonbare omgevingen en leven buiten de aarde.

2. Methaanvariabiliteit

Met behulp van SAM's Tunable Laser Spectrometer, ontwikkeld in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië, hebben wetenschappers fluctuaties gedetecteerd in de overvloed aan methaan in de nabije oppervlakteatmosfeer waar Curiosity monsters verzamelt. Op aarde komt het meeste methaan dat in de atmosfeer aanwezig is daar terecht dankzij processen uit het leven en varieert als gevolg van veranderingen in biologische processen, maar we weten niet of dit op Mars het geval is.

Curiosity is niet toegerust om te bepalen of het gedetecteerde methaan al dan niet afkomstig is van biologische processen, maar de vele missies van de Rode Planeet blijven de prikkelende puzzel oplossen.

3. Rotsformatie en blootstellingsleeftijd in Gale Crater

Curiosity was pas iets meer dan een jaar op Mars toen wetenschappers dankzij SAM voor het eerst zowel de vormingsleeftijd als de blootstellingsleeftijd van een rots op het oppervlak van een andere planeet bepaalden.

The rocks around the rim of Gale Crater were formed about 4 billion years ago, then transported as sediments to Yellowknife Bay. "Here they were buried and became sedimentary rocks," McAdam said. From there, weathering and erosion slowly broke down and exposed the rocks to surface radiation about 70 million years ago. Apart from providing insight into Mars's erosion rates, knowing how long a sample was exposed enables scientists to consider possible radiation-induced changes to organic compounds which could affect the ability to identify potential biosignatures.

"The age dating experiment was not planned before launch," McAdam said. "But flexibility in the design and operation of SAM, and dedication of a team of scientists and engineers, enabled it to be successfully carried out."

4. Homing in on the history of water on Mars

SAM has also shed light on Mars's wetter past and how the planet has dried out. Water is vitally important to life as we know it, and "multiple lines of evidence indicate that the rocks of Gale Crater record a rich history of water," Malespin said. Part of that evidence is the presence of jarosite, a ruddy-yellow mineral only formed in watery environments, McAdam said. An age-dating experiment with SAM and another Curiosity instrument (APXS) found jarosite hundreds of millions of years younger than expected.

This finding suggests that even as much of the surface of Mars was becoming dry, some liquid water remained below the surface in the Gale Crater environment, extending the period of habitability for any Martian microbes that might have existed.

In addition, analyses by SAM provided insight into the loss of Mars's atmosphere that led its long-term evolution from the early warm and wet state to the current cold and arid state. Water, H₂ O, contains two hydrogen atoms and one oxygen atom. The hydrogen can be swapped for a heavier form of itself, called deuterium. Through measuring the deuterium-to-hydrogen ratio in its samples, Curiosity uncovered evidence of a history of hydrogen escape and water loss on Mars.

5. Biologically useful nitrogen

On Earth, nitrogen is an essential ingredient in the recipe for life—but not just any nitrogen will do. For most biological processes to make use of it, the nitrogen atoms must first be "fixed":freed from their strong tendency to interact only with themselves. "Fixed nitrogen is required for the synthesis of DNA, RNA, and proteins," Malespin said. "These are the building blocks of life as we know it."

SAM detected fixed nitrogen in the form of nitrate in rock samples it analyzed in 2015. The finding indicated that biologically and chemically usable nitrogen was present on Mars 3.5 billion years ago.

"While this nitrate could have been produced early in Martian history by thermal shocks from meteor impacts," McAdam said, "it is possible that some could be forming in the Martian atmosphere today."

No finding from SAM or Curiosity's other instruments can offer proof positive for past life on Mars, but importantly, these discoveries don't rule it out. Earlier this year, NASA extended Curiosity's mission at least into 2025, allowing the rover and its mobile SAM chemistry lab to stay focused on the tantalizing matter of Mars's habitability. + Verder verkennen

Curiosity rover takes inventory of key life ingredient on Mars