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Curiosity detecta huella de carbono potencialmente producida biológicamente en Marte

El rover Curiosity de la NASA, que ha estado rastreando el cráter Gale y las laderas del monte Sharp (Aeolis Mons) desde 2012, ha detectado una importante huella de carbono en las muestras recolectadas con su variedad de instrumentos de investigación. Las muestras presentan una rica firma de carbono que está asociada con procesos biológicos en la Tierra.

Los científicos pudieron detectar la firma de las muestras analizadas por los instrumentos TLS (Espectrómetro láser sintonizable) y SAM (Análisis de muestras en Marte).

Si bien la detección de esta firma de carbono es intrigante, no apunta directamente a la vida antigua en el Planeta Rojo. Los científicos de Curiosity aún no han encontrado evidencia concluyente que respalde la vida antigua o actual en Marte. – aunque ese es un elemento para el rover primo de Curiosity, Perseverance.

“Estamos encontrando cosas en Marte que son tentadoramente interesantes, pero realmente necesitaríamos más evidencia para decir que hemos identificado vida”, dijo Paul Mahaffy, ex investigador principal del instrumento SAM en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

«Así que estamos viendo qué más podría haber causado la firma de carbono que estamos viendo si no es vida».

Detectando las firmas

El laboratorio de instrumentos SAM de Curiosity consta de cinco componentes principales: un cromatógrafo de gases, un espectrómetro de masas, un espectrómetro láser sintonizable, un sistema de manipulación de muestras y hornos.

Para este estudio en particular, Christopher House de la Universidad Estatal de Pensilvania dirigió un equipo que utilizó 24 muestras diferentes recolectadas por Curiosity durante su tiempo. en el cráter Gale. Cada muestra se tomó de cinco regiones geológicamente diversas en el área que presentaban superficies antiguas bien conservadas.

El pozo de perforación de Highfield, perforado por Curiosity el 2 de diciembre. 10 de octubre de 2021. Este pozo de perforación y muestra en particular eran ricos en carbono. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Cada muestra se colocó en los hornos de SAM, donde se calentaron a aproximadamente 850 °C, lo que permitió que los gases del interior de las muestras se liberaran en los instrumentos de SAM. Una vez que estos gases alcanzaron los instrumentos, el Espectrómetro láser sintonizable luego midió los isótopos de algo de carbono liberado de las muestras.

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Isótopos como los medidos en House et al. La investigación es vital para comprender los procesos biológicos y químicos que tuvieron lugar, y aún tienen lugar, en Marte. Curiosity es el primer rover capaz de interpretar y estudiar isótopos de carbono directamente en la superficie marciana.

Pero, ¿por qué es tan importante el carbono?

El carbono se considera comúnmente uno de los elementos más importantes, si no el más importante, en la vida tal como se entiende actualmente y se sabe que ha evolucionado. El carbono también está continuamente a nuestro alrededor en el aire, el agua y el suelo.

Comprender el carbono y sus características en Marte podría ser crucial para la búsqueda de vida en el Planeta Rojo y en otros lugares de nuestro sistema solar, como algunas de las lunas de Júpiter y Saturno.

Las firmas de carbono se componen de varios tipos diferentes de átomos que varían en tamaño y peso. Los seres vivos de la Tierra utilizan un átomo de carbono-12 para metabolizar los alimentos y/o realizar la fotosíntesis en lugar del átomo de carbono-13, más grande y pesado.

Si los astrobiólogos y los investigadores pueden determinar los tipos de átomos de carbono presentes en las muestras que presentan firmas de carbono, pueden obtener una mejor comprensión de las condiciones a las que estuvo expuesta la muestra antes de ser muestreada por un rover. Por ejemplo, si se encontraron grandes cantidades de átomos de carbono-12, podría significar que las firmas están conectadas a la química relacionada con la vida, siempre que lo respalden otras pruebas ambientales.

Además, investigar y comprender la relación entre los tipos de átomos de carbono presentes en una firma de carbono proporciona información sobre el tipo de vida que podría haber existido y el entorno en el que vivió.

Para la Cámara et al. En el estudio, los investigadores encontraron que aproximadamente la mitad de las 24 muestras contenían grandes cantidades de átomos de carbono-12, un descubrimiento de relación potencialmente asombroso dado el carbono-12 con la vida en la Tierra. La cantidad de carbono-12 medida es un poco más de lo que se ha medido previamente en otras muestras de meteoritos y atmósfera marciana.

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Pero la vida podría no ser la respuesta a esta gran cantidad de carbono-12 identificada con Curiosity.

“En la Tierra, los procesos que producirían la señal de carbono que estamos detectando en Marte son biológicos. Tenemos que entender si la misma explicación funciona para Marte o si hay otras explicaciones porque Marte es muy diferente”, dijo House.

El científico curioso Andrew Steele de Carnegie Institution for Science agregó: «Hay una gran parte del ciclo del carbono en la Tierra que involucra la vida, y debido a la vida, hay una parte del ciclo del carbono en la Tierra que no podemos entender porque en todas partes Mira, hay vida.

Marte probablemente se formó con una mezcla diferente de isótopos de carbono que la Tierra, y el carbono podría estar circulando por el planeta sin que interfiera ninguna vida. Pero, los investigadores y los científicos planetarios todavía están tratando de comprender cómo el carbono y otros elementos ciclan en Marte, y esto implica tratar de comprender las proporciones isotópicas exactas y qué condujo exactamente a la formación de ciertos átomos y elementos en Marte en el pasado.

“Definir el ciclo del carbono en Marte es absolutamente clave para tratar de entender cómo la vida podría encajar en ese ciclo”, dijo Steele. «Lo hemos hecho con mucho éxito en la Tierra, pero apenas estamos comenzando a definir ese ciclo para Marte».

La casa et al. El documento proporciona detalles de los resultados del SAM y el espectrómetro láser sintonizable, al tiempo que proporciona hipótesis sobre lo que podría haber causado la firma de carbono y lo que significa.

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La hipótesis biológica está inspirada en la vida en la Tierra, y los investigadores plantean la hipótesis de que las bacterias antiguas en la superficie marciana podrían haber producido una firma de carbono única cuando liberaron metano a la atmósfera. A partir de ahí, la luz ultravioleta podría convertir el gas metano en moléculas complejas más grandes que luego podrían haber llovido sobre la superficie donde aún podrían conservarse con la firma de carbono única liberada por la bacteria.

La primera de las dos hipótesis no biológicas sugiere que la firma de carbono en las muestras podría ser el resultado de una interacción entre la luz ultravioleta y el gas de dióxido de carbono en la atmósfera marciana, produciendo nuevas moléculas que contienen carbono. Estas nuevas moléculas se habrían asentado más tarde en la superficie marciana.

La segunda hipótesis no biológica sugiere que la firma de carbono es el resultado del carbono sobrante de una época en la que el sistema solar podría haber pasado a través de una nube molecular gigante que era rica en el tipo de carbono detectado en las muestras de Curiosity. Se cree que este paso a través de la nube molecular rica en carbono ocurrió hace cientos de millones de años, todavía bastante reciente en términos de la escala de tiempo cósmica.

“Las tres explicaciones se ajustan a los datos. Simplemente necesitamos más datos para descartarlos”, agregó House.

Algunos de los cerca de 35 agujeros que Curiosity ha perforado en el cráter Gale. Muchas de estas perforaciones y muestras se utilizaron en House et al. estudio. (Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Los datos de House et al. Se espera que el estudio ayude a los equipos que trabajan con el rover primo de Curiosity, Perseverancia, en el cráter Jezero, ya que los datos del estudio de la firma de carbono podrían proporcionar información sobre dónde recolectar muestras que pueden devolverse a los laboratorios en la Tierra y analizarse para determinar si la firma de carbono fue producida o no por la vida.

La casa et al. La investigación se publicó en la edición de enero de 2022 de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

(Imagen principal: Curiosity se toma una selfie frente al afloramiento superficial Mont Mercou mientras explora Mount Sharp. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS)