Organska snov na Marsu in še kje

Pred tednom dni je Jennifer Eigenbrode s sodelavci v reviji Science objavila odkritje organske snovi v 3 milijarde let starih usedlinah v kraterju Gale na Marsu. Organske spojine so marsikje, zato to ni nič presenetljivega. Kje v Osončju in v vesolju jih torej najdemo?

Omenjeni rezultat je prispevala ekipa Nasinega vozila Radovednost (Curiosity), ki se že šest let vozi po Marsu. Z robotskim vrtalnikom dobljena vzorca z dna presahlega kraterskega jezera so v pečici segreli do 820 stopinj in pri tem zaznali sproščanje organskih molekul. Njihova sestava ni podrobno znana, saj so z masnim spektrometrom lahko merili le razmerje med maso molekul in električnim nabojem. Rezultati se skladajo z razpadanjem kerogenu podobne snovi, ki jo najdemo v zemeljskem premogu ali oljnih skrilavcih. Seveda pa ima ta organska snov morda nebiološki izvor. Ob kemičnih reakcijah, ki jih je poganjala nekdanja vulkanska aktivnost, je lahko nastala iz ogljikovega dioksida. Na Mars so jo lahko zanesli tudi kamniti meteoriti vrste ogljikov hondrit, v katerih so tudi organske spojine.



Novosti zadnjega odkritja sta predvsem dve. Prva je, da je izmerjenega in v organske spojine vezanega ogljika vsaj za milijoninko grama. To je dovolj, da rezultat ni posledica kontaminacije vzorca in je bila torej v nekdanjem jezeru juha, bogata z organskimi spojinami. Druga zanimivost je, da so se organske molekule, kljub razdiralnosti sevanja in obstreljevanja nabitih delcev na Marsovem površju, le nekaj centimetrov globoko obdržale več milijard let.
 

Pogoji za življenje

Organske spojine so kemični temelj življenja, vsaj na Zemlji. Tudi zato nas posebej zanimajo zapletene molekule, temelječe na ogljiku. Ta je posebno primeren gradnik živih bitij. Štiri usmerjene kovalentne vezi ogljikovega atoma omogočajo nastanek prostorskih struktur. Ogljik se rad veže s sabo, prav tako z vodikom, kisikom ali dušikom, kot edini pa lahko gradi tudi obroče. V redukcijsko-oksidacijskih reakcijah, ki poganjajo metabolizem, ga lahko spreminjamo med obema skrajnima oblikama, od metana do ogljikovega dioksida. Zaradi teh lastnosti ima ogljik prednost pred sicer sorodnim elementom silicijem, ki ga je v Zemljini skorji precej več. Tako ni presenetljivo, da so tudi v meteoritih in v medzvezdnem prostoru našli 35 vrst molekul s po šestimi ali več atomi, ki temeljijo na ogljiku, in nobene zapletene silicijeve molekule.



Na Marsovem površju je tudi veliko sledov, ki kažejo na nekdanjo prisotnost tekoče vode: kanjoni, poplavne ravnice, vršaji, usedline, tu in tam so na pobočju zaznali tudi svežo sled. Voda je dobro topilo in prenašalec snovi, njena polarnost omogoča spontano nastajanje bioloških membran, vodikove vezi med vodnimi molekulami so pomembne za gradnjo bioloških makromolekul, občasno razbitje molekul vode pa ustvarja ione, ki lahko prenašajo električni naboj. Vodo bi v vlogi polarnega topila lahko nadomestil vodikov fluorid, vendar je za nastanek vode potrebnih kisikovih atomov v Osončju 30.000-krat več od fluorjevih. Tako pregovor, da brez (tekoče) vode ni življenja, morda velja tudi v vesolju.
 

Bogastvo lun

Kombinacijo tekoče vode in organskih spojin so doslej našli na dveh lunah. Jupitrova luna Evropa in Saturnova luna Enkelad sta prekriti z ledenim pokrovom, saj sta bistveno dlje od Sonca kot Zemlja ali Mars in je zato za tekočo vodo na površju prehladno. Vendar je v obeh primerih pod ledom ocean tekoče vode, ki skozi ledne razpoke v obliki gejzirjev brizga v okolico. Nasina sonda Cassini je celo letela skozi tak Enkeladov pršec in v njem odkrila organske spojine. Iz malenkostnega zaviranja sonde, ki je narinila vodno zaveso, so lahko sklepali tudi o masnem toku gejzirja. Vsekakor lep primer inovativne meritve, ki so se je domislili sproti, ko je bila sonda že milijardo kilometrov od Zemlje.

Vsebnost organskih snovi v tekoči gejzirski vodi kaže, da sta oceana na Evropi in Enkeladu spodaj v stiku s kamninami obeh lun. Vsaj pri Evropi je pomembno še plimsko gretje zaradi bližine Jupitra, s tem pa so izpolnjeni osnovni pogoji za nastanek preprostega življenja. Še nekoliko bolj nenavadna je Saturnova luna Titan: ima atmosfero z enakim tlakom kot na Zemlji, vendar je ob temperaturi 180 stopinj pod ničlo tekoč celo metan. Tako je leta 2005 evropska sonda Huygens ob mehkem pristanku na njegovem površju zaznala metanov dež, reke in jezera, kljub meteorološko zanimivemu okolju pa je tam najbrž premraz za kaj živahno živega.
 

Širši pogled

Metan in vodne pare so zaznali v atmosferi 150 let potovanja svetlobe oddaljenega planeta HD 209458b in v atmosferah nekaterih zvezd. Makromolekule s po 60 ogljikovimi atomi so najverjetneje odgovorne za nekatere primere vpijanja svetlobe v medzvezdnem prostoru, ki jih proučujemo s spektroskopskim pregledom neba Galah.

Za konec se vrnimo k Marsu. Nasino vozilo je zaznalo tudi občasne izpuhe metana v planetovem ozračju, ki se, kot kaže, pojavljajo predvsem ob koncu Marsovih poletij. Že prihodnji mesec bo evropsko-ruska sonda Exomars te lokalne podatke nadgradila z objavo globalne študije o vsebnosti metana v Marsovi atmosferi. Vzroka teh izpuhov ne poznamo, najverjetneje niso biološkega izvora, čeprav tega ni mogoče povsem izključiti.