Zrcalne molekule mogle bi pokazati je li Mars nekoć imao život

Organske molekule na Marsu već su pronađene, ali same po sebi ne dokazuju biologiju. Isti kemijski trag može nastati u neživim procesima, zbog čega budući rover Rosalind Franklin mora tražiti nešto dublje: molekularni raspored koji život obično ostavlja iza sebe.

Mars ima organske molekule, ali ne i dokaz života

Prije nekoliko milijardi godina Mars je bio drukčiji svijet. Imao je gušću atmosferu, toplije i vlažnije uvjete te okoliše u kojima je barem načelno mogao postojati jednostavan mikrobni život. Zbog toga je Crveni planet i dalje jedno od glavnih mjesta u Sunčevu sustavu za potragu za tragovima davne biologije.

NASA-ini roveri već su pronašli organske molekule u marsovskim stijenama. To je važno, ali nije dovoljno. Organske molekule nisu automatski dokaz života jer mogu nastati i neživim kemijskim procesima. Pravi izazov nije pronaći ugljikove spojeve, nego odrediti jesu li oni povezani s nekadašnjim organizmima.

Upravo tu u priču ulazi rover Rosalind Franklin Europske svemirske agencije. Prema sadašnjem planu, trebao bi se priključiti potrazi na Marsu 2030. godine, a posebno je osmišljen za pronalazak i analizu organskih molekula u uzorcima marsovskih stijena.

Novo istraživanje koje su proveli znanstvenici Instituta Max Planck za istraživanje Sunčeva sustava, Sveučilišta u Göttingenu i Sveučilišta Azurna obala u Nici testiralo je može li jedan od ključnih instrumenata tog rovera prepoznati osobito vrijedan tip kemijskog traga.

Pristan i fitan mogli bi čuvati trag davnog života

Istraživači su se usredotočili na dva ugljikovodika, pristan (C19H40) i fitan (C20H42). Na Zemlji se ti spojevi povezuju s biološkim materijalom i nalaze se, među ostalim, u nafti. Za potragu za davnim životom posebno su zanimljivi zato što su vrlo stabilni.

Ako je na Marsu prije više milijardi godina postojao jednostavan život, molekule poput pristana i fitana pripadaju skupini tragova koji bi možda mogli preživjeti do danas. U takvom bi slučaju bile važni molekularni biopotpisi, osobito ako bi se pokazalo da nose kemijski raspored kakav se očekuje od živih sustava.

Taj se raspored zove kiralnost. Mnoge organske molekule mogu postojati u dvije zrcalne inačice, slično lijevoj i desnoj ruci. Sastav im je isti, ali atomi u prostoru nisu posloženi na isti način.

Kod neživih kemijskih procesa obje se zrcalne inačice obično pojavljuju u jednakim omjerima. U živim organizmima jedna inačica najčešće prevladava. Zbog toga sama prisutnost organske molekule nije najjači trag. Mnogo je zanimljivije pitanje pojavljuje li se jedna njezina zrcalna inačica češće od druge.

Instrument MOMA prošao je težak laboratorijski test

Za takvu analizu Rosalind Franklin nosi instrument Mars Organic Molecule Analyzer, poznat kao MOMA. Riječ je o složenom laboratoriju u malom formatu: kombinira plinski kromatograf, maseni spektrometar, male peći i laser za pobuđivanje uzoraka.

Uzorak stijene zagrijava se u pećima, pri čemu hlapljive tvari prelaze u plinovitu smjesu. Ta smjesa zatim prolazi kroz tanke kapilarne cijevi čija je unutrašnjost posebno obrađena. Zrcalne inačice iste molekule ne reagiraju jednakom brzinom s takvim premazima, pa se mogu vremenski razdvojiti i zatim izmjeriti.

U novom testu istraživači su koristili replike MOMA-inih cijevi. Prvi put su uspjeli kiralno razdvojiti pristan i fitan, što je zahtjevno jer su obje molekule vrlo slabo reaktivne. Za takav rezultat instrument mora imati visoku osjetljivost i vrlo precizno mjerenje.

To je važan tehnički korak za misiju Rosalind Franklin. Ako MOMA na Marsu pronađe stabilne ugljikovodike, sada postoji jasniji laboratorijski temelj za procjenu može li razlikovati njihove zrcalne oblike.

Meteorit Murchison otvorio je i pitanje onečišćenja sa Zemlje

Kako bi testirali metodu, znanstvenici su koristili uzorke meteorita Murchison, koji je pao u Australiji 1969. godine. Taj meteorit poznat je po bogatstvu organskih molekula. Dio njih pripada njegovu izvornom sastavu, a dio je vjerojatno dospio u uzorak nakon pada na Zemlju.

Istraživači su pretpostavili da su pristan i fitan u Murchisonu vjerojatno posljedica onečišćenja nakon pronalaska meteorita. Mjerenja su, međutim, pokazala nešto neočekivano: sve zrcalne inačice pristana i fitana bile su prisutne u jednakim omjerima.

Takav rezultat ne odgovara organskom materijalu koji bi svježe dospio u meteorit na mjestu pada. Tim zato smatra da su te molekule vjerojatno završile na meteoritu tijekom njegova prolaska kroz Zemljinu atmosferu, u dodiru s aerosolima nastalima izgaranjem fosilnih goriva.

U prilog tome idu usporedna mjerenja pristana i fitana u uljnim škriljevcima, sedimentnim stijenama koje sadrže tvari iz kojih s vremenom nastaje nafta. Duboko u stijenama, pod djelovanjem topline i tlaka tijekom milijuna godina, izvorna kiralna neravnoteža može nestati. Time nastaje isti obrazac koji je pronađen u meteoritu: zrcalne inačice pojavljuju se u jednakim omjerima.

Laboratorijski test zato ima dvije važne posljedice. Za potragu na Marsu to je dobar znak, jer pokazuje da bi MOMA mogao prepoznati vrlo male razlike u molekulama važnima za traganje za davnim životom. Za istraživanje meteorita to je upozorenje: organski tragovi u svemirskim stijenama mogu nositi i zapis o onečišćenju iz Zemljine atmosfere.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.