Was genau sind die jüngsten Beobachtungen von organischen Stoffen auf dem Mars? Was sind die Daten?

Aktuell (Juni 2018) gibt es zwei neue Papers (Links können Paywall sein):

„ Organic mattertained in 3-billion-year-old mudstones at Galekrater, Mars “, Eigenbrode et al., Science 360, 1096–1101 (2018)

" Hintergrundwerte von Methan in der Marsatmosphäre zeigen starke jahreszeitliche Schwankungen ", Webster et al., Science 360, 1093–1096 (2018)

Die erste ist die Suche nach organischen Stoffen in einer gebohrten Gesteinsprobe; die zweite befasst sich mit der langen Geschichte des atmosphärischen Methans.

Zuerst das Tonsteinpapier. Es ist abstrakt, naja, abstrakt:

Die Feststellung des Vorhandenseins und Zustands organischer Materie, einschließlich ihrer möglichen Biosignaturen, in Marsmaterialien war trotz begrenzter Berichte über die Existenz organischer Materie auf dem Mars ein schwer fassbares Unterfangen. Wir berichten über den In-situ-Nachweis von organischem Material, das in See-Tonsteinen am Fuß der etwa 3,5 Milliarden Jahre alten Murray-Formation in Pahrump Hills, Gale-Krater, durch die Sample Analysis at Mars-Instrumentensuite an Bord des Curiosity-Rover konserviert ist. Diverse Pyrolyseprodukte, einschließlich thiophenischer, aromatischer und aliphatischer Verbindungen, die bei hohen Temperaturen (500° bis 820°C) freigesetzt wurden, wurden direkt durch die Gasanalyse nachgewiesen. Thiophene wurden auch durch Gaschromatographie-Massenspektrometrie beobachtet. Ihre Anwesenheit deutet darauf hin, dass die Schwefelung die Erhaltung organischer Stoffe unterstützte. Mindestens 50 Nanomol organischer Kohlenstoff bleiben bestehen,

Curiosity nahm Proben, erhitzte sie und beobachtete dann das Molekulargewicht (eigentlich das Masse/Ladungs-Verhältnis, aber nahe genug) als Funktion der Temperatur. Was Sie dabei erhalten, sind Plots wie diese ( viele Plots wie diese):

Die Peaks ermöglichen die teilweise Identifizierung verschiedener molekularer Komponenten. Das Interessante daran ist, dass (a) hier viel kompliziertere Komponenten gefunden wurden als in früheren Arbeiten und (b) es (vergleichsweise) viele stickstoff- und schwefeltragende Komponenten gibt.

Der Hauptteil des Papiers behandelt:

• Der Messvorgang

• Komponentenidentifikationsverfahren

• Was sie fanden

• Vergleich verschiedener Probenstandorte

• Geologie der Standorte, um zu versuchen zu identifizieren, wie die Proben (die wirklich alt sind) modifiziert oder mineralisiert worden sein könnten

Das Fazit besteht aus drei Absätzen:

Die molekularen Beobachtungen von SAM zeigen die Quelle der organischen Materie in der Murray-Formation nicht eindeutig. Möglich sind biologische, geologische und meteoritische Quellen. Wenn uraltes Leben die organische Quelle war, dann wurde das Material trotz des Einbaus von Schwefel mit Sicherheit ausreichend verändert, beispielsweise durch Diagenese oder ionisierende Strahlung (23), um ursprüngliche molekulare Merkmale zu verschleiern, die eher mit dem Leben übereinstimmen (z. B. eine größere Vielfalt von Molekülen). oder Muster begrenzter struktureller Variation innerhalb von Verbindungsklassen, wie z. B. Kohlenwasserstoffketten), oder es wurde eine unzureichende Menge an organischem Material abgeschieden, um einen Nachweis durch Pyrolyse-GC-MS zu ermöglichen.

Frühere Bewohnbarkeit, interpretiert für die Sheepbed-Lacustrin-Tonsteine, konzentrierte sich auf Chemolithoautotrophie (8, 30), aber Beobachtungen von geologisch feuerfester organischer Materie in Murray-Lacustrin-Tonsteinen öffnen die Tür für vergangene und gegenwärtige Bewohnbarkeit auch für Heterotrophie. Organische Materie kann direkt oder indirekt sowohl den Energie- als auch den Kohlenstoffstoffwechsel antreiben und dadurch den Kohlenstoffkreislauf auf der Ebene der mikrobiellen Gemeinschaft unterstützen.

Unsere Ergebnisse legen nahe, dass es wahrscheinlich ist, dass organisches Material aus verschiedenen Quellen in den Marsgesteinsaufzeichnungen weit verbreitet sein kann. Auch wenn das Leben keinen wesentlichen Beitrag dazu geleistet hat, haben meteoritische und magmatische oder hydrothermale Quellen ein starkes Potenzial, weit verbreitet zu sein. Unser Nachweis organischer Materie auf der Marsoberfläche, wo ionisierende und oxidierende Bedingungen extrem sind, deutet darauf hin, dass besser erhaltene molekulare Aufzeichnungen unter der Oberfläche vorhanden sein könnten, wo die Auswirkungen der Strahlung gering sind, oder in Materialien, die in den letzten paar Jahren freigelegt wurden tausend Jahre.

Ich würde das so umschreiben

• Wir sind nicht sicher, ob dies vergangenes oder gegenwärtiges Leben ist. Das kann sein, aber es können auch andere Dinge sein.
• Wenn es uraltes Leben wie unseres war, dann hat das Altern es verändert (weil es nicht wie aktuelles organisches Leben auf der Erde aussieht; zu viel Schwefel)
• Aber es könnte Nahrung aus vergangenem oder gegenwärtigem Leben sein
• Wenn wir es hier finden könnten, könnte es überall sein; Lasst uns weiterschauen.

Die Zusammenfassung des atmosphärischen Methanpapiers ist direkter:

Schwankende Methankonzentrationen in der Marsatmosphäre entziehen sich teilweise der Erklärung, weil die Messungen zeitlich oder örtlich nicht wiederholbar sind. Wir berichten über In-situ-Messungen am Gale-Krater, die über einen Zeitraum von 5 Jahren vom Tunable Laser Spectrometer auf dem Curiosity-Rover durchgeführt wurden. Die Hintergrundwerte von Methan haben einen Mittelwert von 0,41 ± 0,16 Volumenteilen pro Milliarde (ppbv) (95 % Konfidenzintervall) und weisen eine starke, wiederholbare jahreszeitliche Schwankung (0,24 bis 0,65 ppbv) auf. Diese Schwankung ist größer als die, die entweder aus dem ultravioletten Abbau von durch Aufprall abgegebenen organischen Stoffen auf der Oberfläche oder aus dem jährlichen Oberflächendruckzyklus vorhergesagt wurde. Die große saisonale Schwankung des Hintergrunds und das Auftreten höherer temporärer Spitzen (~7 ppbv) stimmen mit kleinen lokalisierten Methanquellen überein, die von Reservoirs auf der Marsoberfläche oder unter der Oberfläche freigesetzt werden.

Die vorherigen Daten über Methan in der Marsatmosphäre sind verwirrend, und die erste Seite verbrachten sie damit, „da ist es, nicht ist es nicht, ja, es ist, wow, sieh dir das an! Wo ist es hin?“ Geschichte. Es scheint riesige Spitzen zu geben und lange Zeiten mit sehr wenig.

Curiosity verwendete zwei Formen der atmosphärischen Probenahme in einem Laserspektrometer, um die Methankonzentration zu messen. Unter Verwendung von Messungen aus etwa zwei Marsjahren fanden sie zwei Komponenten:

• Große Hauche
• Und ein langsam variierendes, konstantes Niveau

Ein Großteil des Papiers wird darauf verwendet, mögliche Ursachen für die beiden Komponenten zu konfrontieren. Zum Beispiel:

Vorhandene Modelle einschließlich atmosphärischem Transport und Zirkulation (23–26) sind nicht in der Lage, die gemeldeten hohen Methankonzentrationen und ihre räumliche und zeitliche Variabilität zu reproduzieren, selbst wenn sie eine mögliche Clathratfreisetzung (9), Oberflächen-/Regolith-Adsorption/Desorption (10) saisonal berücksichtigen variable Produktion durch UV-Abbau organischer Oberflächensubstanzen (6, 7) oder vorgeschlagene Mechanismen des schnellen Verlusts (27, 28). Die Analyse aller Methanmessungen bis 2016 (29) liefert kaum Hinweise auf eine Korrelation zwischen Meteorströmen und Methanfahnen, wie zuvor vermutet (30).

Dh "Die Puffs sind zu scharf, um durch geologische Prozesse, chemische Prozesse oder sogar den Mars, der von methantragenden Meteoren getroffen wird, erklärt zu werden."

Der jährliche Zyklus, gemessen an einem Ort, ist vielleicht interessanter, da die Leute argumentiert haben, dass dies ein klares Zeichen des gegenwärtigen Lebens ist. (Es wird an einer Stelle gemessen, also spielen die Jahreszeiten eine Rolle usw.)

Das Problem ist, dass dies variiert, aber es ist eine wirklich kleine Konzentration. Der vorindustrielle Wert der Erde betrug ungefähr 640 ppb$10^3$größer, in einer viel dichteren Atmosphäre. Das Methan des Mars beträgt nur Gramm pro Kubikkilometer Atmosphäre . Wenn es das Leben ist, ist es nicht viel von einem Leben. Und auf dieser Ebene gibt es andere Möglichkeiten. Die Schlussabsätze sprechen sich gegen das Leben als Erklärung aus:

Bei alten atmosphärischen Drücken von mehreren hundert Millibar (40) können große Mengen Methan im kalten Untergrund des Mars als Clathrate in einer Stabilitätszone gespeichert werden, die um ein Vielfaches dicker ist als die der Erde (41–43). Obwohl die saisonale Signatur der TLS-SAM-Messungen nicht mit einer direkten Clathratfreisetzung übereinstimmt, können Clathrate eine Quelle für Oberflächenmikrosickerungen darstellen (diffuse Ausdünstungen ohne spezifische morphologische Struktur, die aus Felsvorsprüngen oder Fluss- oder Seebetten entweichen können) (43– 45). Auf dem Mars würde ein solches Versickern vorzugsweise durch durchlässige Wege wie Verwerfungen, Brüche oder Brüche in versiegelten Lithologien erfolgen; Dies würde keine identifizierbaren geomorphologischen Strukturen auf der Oberfläche erfordern. Schwache Ausatmungen durch Mikrosickerungen könnten die auf dem Mars beobachteten Methananomalien im Hintergrund und in der Wolke erklären (43). vielleicht in der Nähe der Dichotomiegrenze und am Gale-Krater, wo es gebrochenes Sedimentgestein gibt. Der Mikrosickerfluss kann im Laufe der Zeit variieren, abhängig von Schwankungen des Gasdrucks entlang des unterirdischen Migrationspfads oder von saisonalen Veränderungen im Boden oder sogar dort, wo mikrobielle Aktivität Methan verbrauchen kann.

Unabhängig von der unterirdischen Herkunft ist zu erwarten, dass Methan, das über lange Zeiträume seinen Weg in Oberflächenschichten findet (42, 43), jahreszeitliche Schwankungen aufweist. Wir betrachten einen Prozess, der Methan vorübergehend an der Oberfläche zurückhält, bevor es durch einen an die Oberflächentemperatur gebundenen Prozess freigesetzt wird. Dieser Prozess könnte eine Adsorption auf einer Oberfläche mit einem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen sein, wie Staub oder Erde. Obwohl Mineralstaub nicht als Methansenke dienen kann, kann er die Freisetzung moderieren (11, 12). Bei der Annahme einer Energiebarriere von ~20 bis 35 kJ/mol – was etwas höher ist als die, die für die physikalische Adsorption von Methan in Ton (46), Zeolithe (47) und Marsanalogboden (12) berichtet wurde – fanden wir diese große saisonale Schwankungen sind zu erwarten (Abb. S41). Plausible Korrelationen der Hintergrund-Methanwerte mit atmosphärischem Wasserdampf und mit Oberflächentemperaturen weisen auf physikalische oder chemische Oberflächen- (oder Staub-) Prozesse oder Mikrosickerungen hin. Die Amplitude des jahreszeitlichen Zyklus weist darauf hin, dass noch unbekannte atmosphärische oder Oberflächenprozesse auf dem heutigen Mars ablaufen.

Der letzte Satz jedes Absatzes lässt ein wenig hoffen, dass es eine „mikrobielle Aktivität“ als einen „unbekannten … Oberflächenprozess ()“ gibt, der sie verursacht, aber es ist eine von mehreren Möglichkeiten.