L’origine può essere metano formato biologicamente

NasaIl rover Curiosity atterra Martedì Il 6 agosto 2012, Gale Crater è poi entrato, ha prelevato campioni e li ha inviati a casa per essere interpretati dai ricercatori. L’analisi degli isotopi di carbonio in campioni di sedimenti prelevati da una mezza dozzina di siti esposti, inclusa la scogliera esposta, fornisce ai ricercatori tre spiegazioni plausibili per l’origine del carbonio: polvere cosmica, decadimento ultravioletto dell’anidride carbonica o metano biodegradabile prodotto biologicamente.

I ricercatori sottolineano oggi (17 gennaio 2022) Processi dell’Accademia Nazionale delle Scienze “Tutti e tre questi scenari sono insoliti, a differenza dei processi comuni sulla Terra”.

Il carbonio ha due isotopi stabili, 12 e 13. Osservando la grandezza di ciascuno in un oggetto, i ricercatori possono determinare le specifiche del ciclo del carbonio, anche se è accaduto molto tempo fa.

“Il carbonio12 e il carbonio13 nel nostro sistema solare sono livelli che esistevano quando si è formato il sistema solare”, ha affermato Christopher H. Schmidt, professore di geologia nello stato di Penn. ha detto House. “Entrambi sono presenti in tutto, ma il carbonio 12 reagisce più velocemente del carbonio 13, il che può rivelare il ciclo del carbonio osservando le grandezze relative di ciascuno dei campioni”.

L’immagine mostra un foro in alto campo nella cresta di Vera Rubin. La polvere di perforazione da questo foro ha mostrato valori di isotopo del carbonio, che indicano un ciclo del carbonio, inclusa la vita superficiale, l’intensa radiazione UV che penetra nell’atmosfera o la polvere della galassia. Immagine scattata con un imager con obiettivo manuale Mars a Sol 2247. Credito: NASA/Caltech-JPL/MSSS

Curiosity, guidato dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, ha trascorso gli ultimi nove anni esplorando l’area del cratere Gale, che ha portato alla luce strati di roccia antica. Il rover ha perforato la superficie di questi strati e ha recuperato campioni dagli strati di sedimenti sepolti. La curiosità ha riscaldato i campioni in assenza di ossigeno, separando eventuali sostanze chimiche. L’analisi spettrografica di una frazione del carbonio ridotto prodotto da questa pirolisi ha mostrato un’ampia gamma di livelli di carbonio 12 e carbonio 13, a seconda di dove o quando si è formato il campione originale. Una parte del carbonio è stata eccezionalmente ridotta al carbonio 13, mentre altri campioni di carbonio sono stati arricchiti.

“I campioni impoveriti di carbonio 13 sono simili a quelli prelevati da sedimenti di 2,7 miliardi di anni in Australia”, ha detto House. “Questi modelli sono stati causati da processi biologici quando il metano è stato consumato da microbi antichi, ma su Marte non possiamo necessariamente dire che è un pianeta composto da materiali e processi diversi rispetto alla Terra”.

Per spiegare i campioni eccezionalmente ridotti, i ricercatori suggeriscono tre possibilità: nuvola di polvere cosmica, radiazioni UV che abbattono l’anidride carbonica o decadimento UV del metano generato biologicamente.

Secondo la Casa, il sistema solare passa attraverso una nuvola molecolare galattica ogni duecento milioni di anni.

“Non mette molta polvere”, ha detto House. “È difficile vedere qualcuno di questi eventi di deposizione sul record della Terra”.

Per creare uno strato che possa modellare Curiosity, la nuvola di polvere della galassia abbasserebbe prima la temperatura su Marte, che conterrebbe ancora acqua e formerebbe ghiacciai. La polvere si depositerà sopra il ghiaccio e dovrebbe rimanere al suo posto non appena il ghiacciaio si sarà sciolto, lasciando uno strato sporco contenente carbonio.

Finora, ci sono prove limitate della presenza di ghiacciai del passato sul cratere Gale su Marte. Secondo i ricercatori, “questa spiegazione è plausibile, ma richiede ulteriori ricerche”.

La seconda possibile spiegazione per i bassi livelli di carbonio 13 è la conversione dell’anidride carbonica in composti organici come la formaldeide.

“Esiste una documentazione che prevede che i raggi UV possano causare questo tipo di frazione”, ha affermato House. “Tuttavia, sono necessari ulteriori risultati dei test che mostrano questa area di dimensioni, quindi potremmo escludere o rifiutare questa spiegazione”.

Il terzo metodo possibile per realizzare modelli con riduzione del carbonio 13 è basato sulla biologia.

Sulla Terra, la firma del carbonio 13 fortemente ridotta da una paleosuperficie rappresenta i microbi del passato che consumano il metano prodotto dai microbi. L’antico Marte potrebbe aver rilasciato grandi quantità di metano dal fondo, il che è favorevole al potenziale di produzione di metano. Quindi, il metano rilasciato viene consumato dai microbi di superficie o posizionato direttamente sulla superficie reagendo con la luce ultravioletta.

Tuttavia, secondo i ricercatori, martedì scorso non c’erano prove sedimentarie di microbi di superficie sulla superficie, quindi la descrizione biologica contenuta nel documento si basava sulla luce ultravioletta per posizionare il segnale di carbonio 13 sul terreno.

“Tutte e tre queste possibilità indicano uno straordinario ciclo del carbonio diverso da qualsiasi cosa sulla Terra oggi”, ha detto House. “Ma abbiamo bisogno di più dati per scoprire quale di queste è la spiegazione corretta. Sarebbe bello se il rover potesse rilevare una grande fioritura di metano e misurare gli isotopi di carbonio da essa, ma quando ci sono fioriture di metano la maggior parte sono piccole e nessun rover ha prelevato un campione abbastanza grande da misurare gli isotopi.

La Camera ha anche osservato che le cose potrebbero essere un po’ chiarite rintracciando i resti di stuoie microbiche o depositi di ghiacciai.

“Siamo cauti nella nostra interpretazione, che è una grande lezione quando si studia un altro mondo”, ha detto House.

La curiosità sta ancora raccogliendo e analizzando i campioni, e tra un mese tornerà al frontone dove sono stati trovati alcuni degli esemplari in questo studio.

“Questa ricerca soddisfa l’obiettivo a lungo termine dell’esplorazione di Marte”, ha affermato House. “Per misurare diversi isotopi di carbonio – uno degli strumenti geologici più importanti – dai sedimenti di un altro mondo abitabile, lo fa dopo 9 anni di ricerca”.

Nota: “Gale Greater, composti di isotopi di carbonio trovati su Marte” 17 gennaio 2022, Processi dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

Gregory M., un recente dottorando in Scienze della Terra. Wong ha anche lavorato al progetto Peng State.

Altri partecipanti alla ricerca, presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA: Christopher R. Webster, collega e ricercatore senior; Gregory J. Flesch, Ingegnere di software per applicazioni scientifiche; E Amy E. Hoffman, ricercatore; Nella divisione di ricerca sul sistema solare, Goddard Space Flight Center della NASA: Heather B. Francia, ricercatore; Jennifer c. Stern, assistente di ricerca; Alex Pavlov, astronauta; Jennifer L. Eigenfrot, assistente di ricerca; Daniele b. Klawin, Direttore Associato di Scienze Strategiche; Carlo A. Malespin, Presidente, Laboratorio di Ecologia Planetaria; E Paolo R. Mahafi, Direttore, Divisione di ricerca sul sistema solare in pensione; All’Università del Michigan: Sushil K. Atreya, Professore di Scienze e Ingegneria del Clima e dello Spazio e Direttore del Laboratorio di Scienze Planetarie; Al Carnegie Institute for Science: Andrew Steele, scienziato; E la Georgetown University e il Goddard Space Aviation Center della NASA: Maëva Milan, Postdoctoral Fellow.

Il progetto è stato sostenuto dalla NASA.