Wetenschappers die gegevens van NASA's Curiosity-rover gebruiken, hebben voor het eerst de totale organische koolstof - een sleutelcomponent in de moleculen van het leven - in Mars-gesteenten gemeten.

"Totale organische koolstof is een van de vele metingen [of indices] die ons helpen begrijpen hoeveel materiaal beschikbaar is als grondstof voor prebiotische chemie en mogelijk biologie", zegt Jennifer Stern van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "We hebben minstens 200 tot 273 delen per miljoen organische koolstof gevonden. Dit is vergelijkbaar met of zelfs meer dan de hoeveelheid die wordt gevonden in gesteenten op plaatsen met een zeer lage levensduur op aarde, zoals delen van de Atacama-woestijn in Zuid-Amerika, en meer dan is gedetecteerd in meteorieten op Mars."

Organische koolstof is koolstof gebonden aan een waterstofatoom. Het is de basis voor organische moleculen, die worden gemaakt en gebruikt door alle bekende vormen van leven. Organische koolstof op Mars bewijst echter niet het bestaan ​​van leven daar, omdat het ook afkomstig kan zijn van niet-levende bronnen, zoals meteorieten en vulkanen, of ter plaatse kan worden gevormd door oppervlaktereacties. Organische koolstof is eerder op Mars gevonden, maar eerdere metingen leverden alleen informatie op over bepaalde verbindingen, of vertegenwoordigden metingen die slechts een deel van de koolstof in de rotsen vastlegden. De nieuwe meting geeft de totale hoeveelheid organische koolstof in deze rotsen.

Hoewel het oppervlak van Mars nu onherbergzaam is voor leven, zijn er aanwijzingen dat miljarden jaren geleden het klimaat meer op de aarde leek, met een dikkere atmosfeer en vloeibaar water dat in rivieren en zeeën stroomde. Omdat vloeibaar water noodzakelijk is voor het leven zoals wij het begrijpen, denken wetenschappers dat het leven op Mars, als het ooit is geëvolueerd, in stand gehouden had kunnen worden door belangrijke ingrediënten zoals organische koolstof, als het in voldoende hoeveelheid aanwezig was.

Curiosity maakt vorderingen op het gebied van astrobiologie door de bewoonbaarheid van Mars te onderzoeken en het klimaat en de geologie te bestuderen. De rover boorde monsters van 3,5 miljard jaar oude moddersteenrotsen in de Yellowknife Bay-formatie van de Gale-krater, de plaats van een oud meer op Mars. Moddersteen bij de Gale-krater werd gevormd als zeer fijn sediment (van fysieke en chemische verwering van vulkanisch gesteente) in water dat zich op de bodem van een meer vestigde en werd begraven. Organische koolstof maakte deel uit van dit materiaal en werd opgenomen in de moddersteen. Naast vloeibaar water en organische koolstof had de Gale-krater andere omstandigheden die bevorderlijk waren voor het leven, zoals chemische energiebronnen, een lage zuurgraad en andere elementen die essentieel zijn voor de biologie, zoals zuurstof, stikstof en zwavel. "Kortom, deze locatie zou een bewoonbare omgeving voor het leven hebben geboden, als het ooit aanwezig was geweest", zegt Stern, hoofdauteur van een paper over dit onderzoek, gepubliceerd op 27 juni in de Proceedings of the National Academy of Sciences .

Om de meting uit te voeren, leverde Curiosity het monster af aan zijn Sample Analysis at Mars (SAM) -instrument, waar een oven het gepoederde gesteente tot steeds hogere temperaturen verwarmde. Dit experiment gebruikte zuurstof en warmte om de organische koolstof om te zetten in koolstofdioxide (CO₂ ), waarvan de hoeveelheid wordt gemeten om de hoeveelheid organische koolstof in de rotsen te krijgen. Door zuurstof en warmte toe te voegen, kunnen de koolstofmoleculen uit elkaar vallen en koolstof laten reageren met zuurstof om CO₂ te maken . Sommige koolstof zit opgesloten in mineralen, dus de oven verwarmt het monster tot zeer hoge temperaturen om die mineralen te ontleden en de koolstof vrij te maken om het om te zetten in CO₂ . Het experiment werd uitgevoerd in 2014, maar vergde jaren van analyse om de gegevens te begrijpen en de resultaten in de context van de andere ontdekkingen van de missie bij Gale Crater te plaatsen. Het resource-intensieve experiment werd slechts één keer uitgevoerd tijdens Curiosity's 10 jaar op Mars.

Dit proces stelde SAM ook in staat om de koolstofisotoopverhoudingen te meten, die helpen om de bron van de koolstof te begrijpen. Isotopen zijn versies van een element met licht verschillende gewichten (massa's) vanwege de aanwezigheid van een of meer extra neutronen in het centrum (kern) van hun atomen. Koolstof-12 heeft bijvoorbeeld zes neutronen, terwijl de zwaardere koolstof-13 zeven neutronen heeft. Omdat zwaardere isotopen de neiging hebben om iets langzamer te reageren dan lichtere isotopen, is de koolstof uit het leven rijker aan koolstof-12. "In dit geval kan de isotopensamenstelling ons eigenlijk alleen vertellen welk deel van de totale koolstof organische koolstof is en welk deel minerale koolstof", zei Stern. "Hoewel biologie niet volledig kan worden uitgesloten, kunnen isotopen ook niet echt worden gebruikt om een ​​biologische oorsprong voor deze koolstof te ondersteunen, omdat het bereik overlapt met stollings (vulkanisch) koolstof en meteoritisch organisch materiaal, die hoogstwaarschijnlijk de bron zijn van dit organische koolstof." + Verder verkennen

Natuurlijk voorkomende 'batterijen' voedden de organische koolstofsynthese op Mars