In den letzten Jahrzehnten haben unsere laufenden Studien zum Mars einige sehr faszinierende Dinge über den Planeten enthüllt. In den 1960er und frühen 70er Jahren wurde die Seemann Sonden zeigten, dass der Mars ein trockener, kalter Planet war, der höchstwahrscheinlich kein Leben hatte. Aber als sich unser Verständnis des Planeten vertieft hat, wurde bekannt, dass der Mars einst eine wärmere, feuchtere Umgebung hatte, die das Leben hätte unterstützen können.
Dies hat wiederum mehrere Missionen inspiriert, deren Zweck es war, Beweise für dieses vergangene Leben zu finden. Die wichtigsten Fragen bei dieser Suche sind jedoch, wo und wonach gesucht werden muss. In einer neuen Studie, die von Forschern der University of Kansas durchgeführt wurde, empfahl ein Team internationaler Wissenschaftler, dass zukünftige Missionen nach Vanadium suchen sollten. Sie behaupten, dieses seltene Element könnte den Weg zu versteinerten Lebensbeweisen weisen.
Ihre Studie mit dem Titel „Bildgebung von Vanadium in Mikrofossilien: Eine neue potenzielle Biosignatur“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Astrobiologie. Unter der Leitung von Craig P. Marshall, einem außerordentlichen Professor für Geologie an der Universität von Kansas, gehörten Mitglieder des Argonne National Laboratory, der Abteilung für geologische technische Dienstleistungen von Saudi Aramco, der Universität von Lüttich und der Universität von Sydney zum internationalen Team.
Es ist keine leichte Aufgabe, Lebenszeichen auf einem Planeten wie dem Mars zu finden. Wie Craig Marshall in einer Pressemitteilung der Universität von Kansas angedeutet hat:
"Sie haben Ihre Arbeit ausgeschnitten, wenn Sie hier auf der Erde nach altem Sedimentgestein für Mikrofossilien suchen - und noch mehr auf dem Mars. Auf der Erde sind die Felsen seit 3,5 Milliarden Jahren hier, und tektonische Kollisionen und Neuausrichtungen haben die Felsen stark belastet und unter Druck gesetzt. Außerdem können diese Felsen vergraben werden und die Temperatur steigt mit der Tiefe. “
In ihrer Arbeit empfehlen Marshall und seine Kollegen Missionen wie die der NASA Mars 2020 Rover, die ESA ExoMars 2020 Rover und andere vorgeschlagene Oberflächenmissionen könnten Raman-Spektroskopie mit der Suche nach Vanadium kombinieren, um Hinweise auf versteinertes Leben zu finden. Auf der Erde wurde dieses Element in Rohölen, Asphalten und Schwarzschiefern gefunden, die durch den langsamen Zerfall von biologischem organischem Material entstanden sind.
Darüber hinaus verwenden Paläontologen und Astrobiologen auf dem Mars seit einiger Zeit die Raman-Spektroskopie - eine Technik, die die zellulären Zusammensetzungen von Proben aufdeckt -, um nach Lebenszeichen zu suchen. In dieser Hinsicht würde die Zugabe von Vanadium Material liefern, das als Biosignatur fungieren würde, um das Vorhandensein von organischem Leben in untersuchten Proben zu bestätigen. Wie Marshall erklärte:
Die Leute sagen: ‚Wenn es wie Leben aussieht und ein Raman-Signal von Kohlenstoff hat, dann haben wir Leben. Aber wir wissen natürlich, dass es kohlenstoffhaltige Materialien geben kann, die in anderen Prozessen hergestellt werden - wie in hydrothermalen Entlüftungsöffnungen - und mit dem Aussehen von Mikrofossilien übereinstimmen, die auch ein gewisses Kohlenstoffsignal haben. Menschen machen auch künstlich wunderbare Kohlenstoffstrukturen, die wie Mikrofossilien aussehen - genau das gleiche. Wir befinden uns jetzt an einem Punkt, an dem es wirklich schwer zu sagen ist, ob es ein Leben gibt, das nur auf Morphologie und Raman-Spektroskopie basiert. "
Dies ist nicht das erste Mal, dass Marshall und seine Co-Autoren die Verwendung von Vanadium zur Suche nach Lebenszeichen befürworten. Dies war das Thema einer Präsentation, die sie 2015 auf der Astrobiology Science Conference gehalten haben. Darüber hinaus betonen Marshall und sein Team, dass es möglich wäre, diese Technik mit Instrumenten durchzuführen, die bereits Teil der NASA sind Mars 2020 Mission.
Ihr vorgeschlagenes Verfahren beinhaltet auch eine neue Technik, die als Röntgenfluoreszenzmikroskopie bekannt ist und die Elementzusammensetzung untersucht. Um diese Technik zu testen, untersuchte das Team thermisch veränderte Mikrofossilien mit organischen Wänden, die einst organische Materialien waren (Akritarchen genannt). Aus ihren Daten bestätigten sie, dass Spuren von Vanadium in Mikrofossilien vorhanden sind, die unbestreitbar organischen Ursprungs sind.
"Wir haben Akritarchen getestet, um einen Proof-of-Concept auf einem Mikrofossil durchzuführen, bei dem kein Zweifel daran besteht, dass es sich um eine erhaltene alte Biologie handelt", sagte Marshall. „Wir glauben, dass das Alter dieses Mikrofossils devonisch ist. Diese Typen sind aquatische Mikroorganismen - es wird angenommen, dass es sich um Mikroalgen handelt, eine eukaryotische Zelle, die weiter fortgeschritten ist als Bakterien. Wir haben den Vanadiumgehalt gefunden, den Sie in Cyanobakterienmaterial erwarten. "
Diese mikrofossilisierten Teile des Lebens, so argumentieren sie, unterscheiden sich wahrscheinlich nicht sehr von den Arten des Lebens, die vor Milliarden von Jahren auf dem Mars existieren könnten. Andere wissenschaftliche Untersuchungen haben auch gezeigt, dass Vanadium das Ergebnis von organischen Verbindungen (wie Chlorophyll) von lebenden Organismen ist, die einen Transformationsprozess durchlaufen, der durch Hitze und Druck (d. H. Diagenetische Veränderung) verursacht wird.
Mit anderen Worten, nachdem Lebewesen gestorben sind und sich im Sediment vergraben haben, bildet sich Vanadium in ihren Überresten, weil es unter immer mehr Gesteinsschichten vergraben wird - d. H. Versteinerung. Oder, wie Marshall es erklärte:
„Vanadium wird im Chlorophyllmolekül komplexiert. Chlorophylle haben typischerweise Magnesium im Zentrum - unter der Bestattung ersetzt Vanadium das Magnesium. Das Chlorophyllmolekül verfängt sich im kohlenstoffhaltigen Material und erhält so das Vanadium. Es ist so, als hätten Sie ein Seil in Ihrer Garage und bevor Sie es weglegen, wickeln Sie es ein, damit Sie es beim nächsten Mal entwirren können. Aber im Laufe der Zeit verheddert es sich auf dem Garagenboden, Dinge verfangen sich darin. Selbst wenn Sie das Seil stark schütteln, kommen die Dinge nicht heraus. Es ist ein Wirrwarr. Wenn Sie sich kohlenstoffhaltiges Material ansehen, gibt es ein Wirrwarr von Kohlenstoffplatten, und Sie haben das Vanadium eingemischt. "
Die Arbeit wurde von einem ARC International Research Grant (IREX) unterstützt, der Forschung fördert, die nach Biosignaturen für das extrazelluläre Leben sucht, mit zusätzlicher Unterstützung des australischen Synchrotrons und der Advanced Photon Source am Argonne National Laboratory. Mit Blick auf die Zukunft hoffen Marshall und seine Kollegen, weitere Forschungen durchführen zu können, bei denen mithilfe der Raman-Spektroskopie kohlenstoffhaltige Materialien untersucht werden.
Gegenwärtig scheint ihre Forschung das Interesse der Europäischen Weltraumorganisation geweckt zu haben. Howell Edwards, der auch mit Raman-Spektroskopie forscht (und dessen Arbeit durch ein ARC-Stipendium unterstützt wurde), ist Teil des Mars Explorer-Teams der ESA, in dem er für die Instrumentierung des ExoMars 2020 Rover. Wie Marshall angedeutet hat, hofft das Team jedoch auch, dass die NASA ihre Studie in Betracht ziehen wird:
„Hoffentlich liest jemand von der NASA die Zeitung. Interessanterweise war der Wissenschaftler, der leitender Primärforscher für das Röntgenspektrometer für die Raumsonde, sie nennen es das PIXL, sein erster Doktorand an der Macquarie University vor seiner KU-Zeit. Ich glaube, ich werde ihr die Zeitung per E-Mail schicken und sagen: "Dies könnte von Interesse sein."
Das nächste Jahrzehnt wird voraussichtlich eine sehr günstige Zeit für Erkundungsmissionen zum Mars sein. Mehrere Rover werden die Oberfläche erkunden und hoffen, die schwer fassbaren Beweise des Lebens zu finden. Diese Missionen werden auch dazu beitragen, den Weg für die bemannte Mission der NASA zum Mars bis 2030 zu ebnen, bei der Astronauten zum ersten Mal in der Geschichte auf der Oberfläche des Roten Planeten landen werden.
Wenn diese Missionen tatsächlich Beweise für das Leben finden, wird dies tiefgreifende Auswirkungen auf alle zukünftigen Missionen zum Mars haben. Es wird auch einen unermesslichen Einfluss auf die Wahrnehmung der Menschheit haben, wenn man endlich weiß, dass vor Milliarden von Jahren das Leben nicht allein auf der Erde entstanden ist!
