Szerves molekulákra bukkant a Curiosity a Marson

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

Szerves molekulákra bukkant egy homokdűnében a Curiosity marsjáró, egy még 2017-ben végzett, különleges kémiai vizsgálat során, amelynek eredményeit most közölte az amerikai űrügynökség.

Majdnem négy évvel a kísérlet elvégzése után Maëva Millan bolygókutató és kollégái hétfő délután, a Nature Astronomy folyóiratban publikálták eredményeiket, amelyek egyszerű szerves vegyületek azonosítása mellett megalapozták az elmúlt években a Marson folytatott, élethez köthető molekulák utáni kutatásokat.

A Curiosity Bagnold-dűnéknél készített szelfije, a kép a marsjáró robotkarán lévő kamera felvételeiből lett összeállítvaFotó: NASA/JPL-Caltech

A NASA kutatói a mintában benzoesavat, ammóniát, foszforsavat és nagy molekulatömegű, egyelőre azonosításra váró molekulákat találtak. Nem ez az első eset, hogy a Curiosity szerves vegyületekbe botlik a Marson, a NASA legutóbb 2018-ban közölt erre mutató adatokat.

Ezen molekulák egyike sem köthető egyértelműen biológiai folyamatokhoz, de megtalálásuk jelentősen növeli a tudásunkat a Marson a múltban és jelenleg zajló kémiai reakciókról. Mivel a mostani minta egy homokdűnéből származott, ami több millió évig ki volt téve a Mars felszínét érő ionizáló sugárzásnak, a kutatók eleve nem számoltak azzal, hogy komplex, ősi szerves molekulák tömegeire bukkannak benne.

Aminosavak utáni hajsza nedves kémiai vizsgálattal

A méréseket a NASA 2012-ben landoló Curiosity marsjárójának SAM nevű fedélzeti laboratóriuma végezte el, amelynek feladata a kőzet- és talajminták kémiai és molekuláris összetételének feltárása. Ezt egy beépített gázkromatográfia-tömegspektrometria (GCMS) műszer teszi lehetővé, amely a felhevített mintából felszabaduló molekulákat először szétválasztja, majd a tömegspektrométernek adagolva feltárja azok úgynevezett tömegspektrumát, így lehetővé teszi a különböző molekulák azonosítását.

A Curiosity minta elemző SAM laboratóriumaFotó: NASA/JPL-Caltech

A SAM kifejezetten szerves molekulák felderítése céljából még egy trükköt tud, a minták nedves kémiai, oldószerekkel történő összekeverését és a keletkező összetevők meghatározását. Ez az eljárás a mintákban esetleg előforduló komplex szerves vegyületeket származékokra bontja, ezzel megkönnyíti a poláris molekulák, így a karbonsavak, valamint számos aminosav kimutatását. A laborban azonban összesen csak 9 darab, egyszer használható oldószer tároló található, ezért a szakemberek évekig vonakodtak felhasználni őket.

Amint azzal a Curiosity eddigi küldetését összefoglaló két cikkünkben is foglalkoztunk, a marsjárót irányító kutatókat a nedves kémiai vizsgálatok halogatása miatt erős kritikák érték. Ekkor viszont már úgy tűnt, hogy túl késő elvégezni ezeket, mert 2016 végén elromlott a Curiosity fúrója, amely a kőzetekből való mintavételre szolgált.

Egyszerű szerves molekulákat rejt a marsi homokdűne

Ilyen körülmények között, 2017-ben a kutatók úgy döntöttek, hogy a robotkaron lévő apró lapáttal fognak mintát gyűjteni, az éppen a marsjárónak útba eső Bagnold homokdűnéből. Eközben tisztában voltak azzal is, hogy ez a minta kevésbé lesz ígéretes tudományos szempontból, mint egy olyan, amely üledékes kőzet mélyéből származik. A 2017 márciusi, Ogunquit Beach területről történő mintagyűjtés után a küldetés első, nedves kémiai kísérletére ugyanazon év decemberében került sor, melynek eredményeit és utóéletét ismerteti a most a Nature Astronomy folyóiratban közölt tanulmány. A Curiosity fúrójának működését nem sokkal később, 2018 nyarára sikerült helyreállítani, így a kísérlet tapasztalatait a későbbi fúrásos mintavételeknél fel tudták használni a kutatók.

A SAM legelső nedves kémiai vizsgálata során az úgynevezett MTBSTFA-DMF szervesoldószer-elegyet vetették be, amely származékképzéses (derivatizációs) vizsgálatokra alkalmas, és bonyolult szerves molekulákat képes felbontani a SAM detektora által feldolgozható komponensekre. A kilenc nedves kémiai kapszulából hét az oldószer mellett egy referenciamintaként használt fluorozott aminosav-származékot is tartalmaz, amit viszont az ekkoriban alkalmazott kísérleti protokoll mellett nem sikerült észlelni. Ez jól mutatja, hogy a Curiosity által elvégzett első nedves kémiai kísérlet tesztelési célokat is szolgált, aminek köszönhetően a NASA szakemberei azóta tökéletesíteni tudták az alkalmazott mérési technikát.

A Bagnold-dűnék a marsjáró által a Gale-kráterben megtett út kontextusábanFotó: NASA/JPL-Caltech

Az észlelt szerves molekulákat kémiai adatbázisokban található, több százezer molekula tömegspektrumával összevetve azonosították. Emellett a kutatóknak el kellett választaniuk a SAM-ben lévő, földi szerves molekulák által okozott jeleket a marsi mintákból származóktól, ami nem mindig egyszerű feladat. Ilyen volt most a fenol észlelése, ami a NASA kutatói szerint szinte biztosan az egyik fedélzeti laboratóriumban használt szerves oldószer mellékterméke.

Millan és munkatársai az adatok kiértékelése során kiderítették, hogy az észlelt benzoesav, ammónia és foszforsav a marsi homokdűne mintáiból származik. Közülük az első, a benzoesav eredetileg valószínűleg meteoritokkal került a Marsra. Az ammónia vagy marsi kémiai folyamatok során keletkezett, vagy szintén meteoritok által jutott a bolygóra. A foszforsav pedig kőzetekben végbemenő kémiai reakciók során keletkezhetett. Ezen a három molekulán kívül a kutatók találtak még nagy molekulatömegű vegyületeket, amelyekből 24 vélhetően a marsi mintából származik. Azonosítani már nem sikerült őket, mert túl sok lehetséges molekulával passzol a tömegspektrumuk.

Az első nedves kémiai kísérlet tapasztalatai és a földi tesztek alapján a kutatók 2017 után optimalizálni tudták a SAM laboratórium méréseit, hogy azok még érzékenyebbek legyenek, és nagyobb eséllyel tudjanak aminosavakat kimutatni. Ez pedig állításuk szerint hasznosnak bizonyult 2019-ben, a Glen Etive terület agyagos kőzeteiből, fúróval végzett mintavétel és a mintán lefolytatott nedves kémiai vizsgálat során, amelynek eredményeit még nem közölte az űrügynökség.

A Curiosity máig rendben működik, és folyamatosan tárja fel a leszállóhelyétől délre magasodó hegy rétegeit, így fontos válaszokkal szolgál a Mars múltjával kapcsolatos kérdéseinkre. Eközben a NASA legújabb marsjárója, a Perseverance sem unatkozik, egy több milliárd éve lakható, folyékony vízzel teli környezetre talált nemrég bizonyítékokat a bolygó túloldalán, a Jezero-kráterben.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: