10 Minute
Minerale neobișnuite și organice descoperite în Jezero
Roverul Perseverance al NASA a identificat un set neobișnuit de compuși chimici și modele minerale în formațiunea Bright Angel din craterul Jezero, care ar putea reprezenta unele dintre cele mai convingătoare potențiale biosignături de pe Marte descoperite până acum. Rocile conțin carbon organic însoțit de fier, sulf și fosfor, organizate spațial în moduri care amintesc de cicluri redox conduse de microorganisme pe Pământ.
Aceste descoperiri sunt semnificative pentru că asocierea spațială a organicului cu minerale sensibile la redox — adică acele minerale care se formează sau se transformă când schimbă starea de oxido-reducere a elementelor precum fierul și sulful — este unul dintre semnalele folosite de oamenii de știință pentru a identifica urmele posibile ale activității biologice. Pe Pământ, astfel de asocieri apar frecvent în sedimente bogate în apă, acolo unde microbii mediatizează transformări ale fierului și sulfului folosindu-se de carbon organic ca sursă de energie.
Rochele din formațiunea Bright Angel. Roverul Perseverance al NASA a achiziționat această imagine folosind camera sa Right Mastcam-Z. Mastcam-Z este un ansamblu cu două camere situate sus, pe mastul roverului. Imaginea a fost obținută pe 29 mai 2024 (Sol 1164) la ora locală solară medie 12:40:40. Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU
Context de teren și metode analitice
Formațiunea Bright Angel se află în canalul Neretva Vallis din interiorul craterului Jezero și este dominată de luturi (mudstone) și straturi sedimentare bine lămurite, depuse într-un mediu care alterna între apă stătătoare și curgătoare în trecutul îndepărtat al planetei. Acest cadru geologic, similar deltei și lacurilor vechi de pe Terra, oferă contextul necesar pentru ca biomarkerii și modelele geochimice să fie conservate în roci la scară fină.
Pentru a cartografia molecule organice și distribuții minerale la scară foarte mică, Perseverance a utilizat instrumente de vârf montate pe brasul său robotic. SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) este un spectrometru Raman și de fluorescență conceput pentru a detecta compuși organici la scară micro; PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) este un microsond cu fluorescență cu raze X care poate determina compoziția elementară la nivel de milimetru și chiar submilimetric. Împreună cu Mastcam-Z și alte instrumente, aceste instrumente permit echipei să coreleze semnale chimice și imagistice cu texturi și structuri din teren.
Ajungerea roverului Perseverance în zona Bright Angel a implicat navigarea printr-un câmp de dune și ocolirea unor blocuri stâncoase mari, operațiuni care au necesitat planificare atentă pentru a păstra integritatea instrumentelor și pentru a accesa zone de interes științific. Roverul investighează acum aceste trăsături geologice distinctive pentru a reconstrui condițiile de mediu din trecutul marțian și pentru a sprijini planificarea viitoarelor misiuni de returnare a mostrelor. Credit: NASA/JPL-Caltech
Indicatori minerali și texturi
Oamenii de știință au raportat prezența unor noduli foarte mici și a unor „fronturi de reacție” — poreclite „poppy seeds” și „leopard spots” din cauza aspectului lor — îmbogățite în fosfat feros (probabil vivianit) și sulfid de fier (probabil greigit). Aceste minerale se formează de regulă la temperaturi scăzute în sedimente saturate cu apă pe Pământ și sunt frecvent asociate cu metabolisme microbiene care cuplează oxidarea carbonului organic la reducerea fierului și a sulfatului.
Texturile observate includ noduli sferici, margini de reacție care marchează tranziții bruște de chimie și zone cu microstraturi fine. Aceste detalii de textură sunt importante deoarece sugerează procese locale de precipitare și transformare chimică care nu sunt întotdeauna reproduse prin simple procese de contaminare sau depunere exogenă. Pe Pământ, astfel de structuri pot rezulta din activitate biologică directă sau din rearanjări petrochimice induse de materia organică în timpul diagenezei (îngropării și transformării sedimentelor).
SHERLOC a detectat o caracteristică Raman asociată benzii G, interpretată ca semnal de carbon organic; cele mai puternice semnale au fost înregistrate într-un loc denumit „Apollo Temple”, unde vivianitul și greigitul coexista în imediata vecinătate. Michael Tice, geobiolog de la Texas A&M și autor principal al studiului publicat în revista Nature, a menționat că co-localizarea spațială a materialelor organice cu minerale sensibile la starea de oxidare este „foarte convingătoare”, dar a avertizat că chimia organică, luată izolat, nu constituie o dovadă definitivă a vieții. Interpretarea acestor semnale necesită integrarea contextului geologic, a modelării geochimice și, dacă se poate, a analizelor de laborator cu senzitivitate ridicată.
Interpretări, limitări și pași următori
Studiul descrie două scenarii principale care ar putea explica asamblajul mineral observat: (1) geochimia abiotica — adică procese fizico-chimice care nu implică organisme — a produs mineralele și asocierile curente; sau (2) un ciclu redox cu caracter microbian a influențat formarea mineralelor într-un mediu rece și apos acum peste trei miliarde de ani. Multe reacții abiotice sulfo-feroase necesită temperaturi relativ ridicate pentru a progresa eficient, dar datele roverului nu indică semne de încălzire termică intensă a acestor roci, fapt care sporește credibilitatea ipotezei privind procesele mediate biologic.
Este important de subliniat că mai multe mecanisme abiotice pot genera semnale similare: reacții de tipul „thermochemical sulfate reduction”, sinteza catalitică de hidrocarburi (procese Fischer-Tropsch-like), alterarea hidrotermală la scară mică sau aportul de materie organică meteoritică pot produce semnale organice sau minerale comparabile. De aceea, discriminarea între origine biologică și abiotică necesită date multiple: modele isotopice, distribuții moleculare specifice, texturi minerale la scară nanometrică și, ideal, identificarea de microfossile sau structuri morfologice care indică formarea biotică.
Ca parte a strategiei de investigare, echipa a recoltat o probă carotină denumită "Sapphire Canyon" și a sigilat-o pentru a fi eventual returnată pe Pământ în cadrul viitoarei campanii Mars Sample Return. Analizele de laborator pe Pământ oferă avantaje majore: instrumentele disponibile în laboratoare terestre (de exemplu, NanoSIMS, TEM, GC-MS cu derivatizare, cromatografie cu masă și spectrometrie de înaltă rezoluție) pot detecta modele isotopice fine (fracționări C, S, Fe și O), pot identifica compuși organici la nivel molecular și pot căuta microfossile la rezoluții imposibile de atins de instrumentele de pe rover.
Testarea fracțiunilor izotopice ar putea oferi indicii esențiale: viața pe Pământ produce de regulă semne distincte de fracționare a izotopilor (de exemplu, un enriching sau depleting în 13C comparativ cu semnătura abiotică) ca urmare a preferințelor metabolice. Analog, anumite procese microbiene pot lăsa amprente în distribuția izotopilor sulfurului și fierului. Totuși, semnături izotopice pot fi și rearanjate abiotically în condiții specifice, astfel încât datele trebuie interpretate în contextul geologic al rocii și al istoriei sale termice.
Considerații suplimentare de interpretare
Un aspect esențial în acest tip de investigație este riscul contaminării și al interpretărilor greșite cauzate de procese post-depunere (diageneză, alterare la suprafață, radiație). Echipa misiunii aplică protocoale stricte de control al contaminării la nivel de instrument, precum și strategii de selecție a mostrelor care minimizează riscul includerii materialului meteoritic sau a particulelor terestre neidentificate. Totuși, separarea clară între semnele provenite din viața potențială și cele generate de chimia abiotică rămâne o provocare științifică majoră.
De asemenea, există și limitări inerente ale instrumentelor in-situ: sensibilitatea și rezoluția lor sunt mai reduse față de instrumentele de laborator terestre, iar interpretarea benzilor Raman sau a semnalelor XRF poate fi ambiguuă în prezența amestecurilor complexe mineral-organic. Prin urmare, descoperirile de tipul celor din Bright Angel sunt evaluate prin prisma unui set de criterii pentru „potențiale biosignături” propuse de NASA: co-localizare spațială a organicului cu minerale legate de metabolism, context geologic favorabil conservării, și lipsa unor explicații abiotice simple.
Planurile viitoare includ analize suplimentare in-situ, cartografiere detaliată la scară mică a distribuției elementelor redox-active (Fe, S, P), și selecția altor mostre din zone cu context sedimentar similar. Dacă mostrele returnate pe Pământ arată modele isotopice și compoziții moleculare care nu pot fi explicate satisfăcător prin procese abiotice, atunci argumentul pentru o origine biologică câștigă substanță și robustețe.
Concluzie
Deși nu reprezintă o dovadă definitivă a vieții trecute pe Marte, descoperirile din Bright Angel îndeplinesc criteriile NASA pentru a fi considerate "potențiale biosignături" și, drept urmare, prioritizare pentru eventuala returnare a mostrelor. Returnarea acestor probe pe Terra rămâne cea mai directă cale pentru a stabili cu o certitudine mult mai mare dacă Marte a susținut, în trecut, ecosisteme microbiene care au exploatat chimia fier-sulf într-un mod comparabil cu exemplele timpurii de pe Pământ.
Investigațiile ulterioare, atât in-situ cât și în laborator, vor trebui să combine date mineralogice, geochimice, izotopice și morfologice pentru a construi un caz coerent. Ceea ce face această descoperire remarcabilă este convergența mai multor linii de dovezi — minerale sensibile la redox, carbon organic detectat prin Raman și texturi sedimentare care sugerează un mediu apos antic — toate acestea creând un context în care ipoteza biologică devine plauzibilă și demnă de investigații aprofundate.
Pe măsură ce misiunile viitoare, incluzând campania Mars Sample Return, avansează, comunitatea științifică va avea la dispoziție resursele analitice necesare pentru a pune aceste întrebări la un nivel de rigurozitate imposibil de atins doar cu instrumentația montată pe rover. Indiferent de rezultatul final, Bright Angel oferă o fereastră valoroasă către trecutul marțian și sporește înțelegerea noastră asupra modului în care procesele geochimice și, eventual, biologice au modelat suprafața unei lumi apropiate.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu