Mars Life Search: Iron-Rich Rocks zouden de sleutel kunnen zijn

De zoektocht van een robotmissie naar het leven op Mars lijkt misschien een wereld van menselijke wetenschappers die rondzwerven in hete bronnen in het Yellowstone National Park.

Maar een onderzoek naar de warmwaterbronnen van Yellowstone heeft nieuwe aanwijzingen opgeleverd over hoe organische materialen kunnen worden bewaard in soortgelijke omgevingen op de Rode Planeet, waardoor onze kansen op het vinden van mogelijke tekenen van leven worden vergroot.

De meeste studies hebben zich gericht op het conserveren van organisch materiaal in silica-rijke gesteenten - de primaire bron van kleine fossielen op aarde die alleen met een microscoop te zien zijn. Maar sommige onderzoekers zijn begonnen te kijken naar hoe ijzerrijke rotsen ook mogelijke tekenen van leven kunnen bevatten. Hun Yellowstone-studie met warmwaterbronnen vond dat ijzer ofwel organisch materiaal kon behouden of ermee kon reageren op een manier die bijdraagt ​​tot het vormen van een fossielenbestand. Dergelijke bevindingen weerleggen eerdere aannames dat ijzerrijke rotsen organisch materiaal zouden vernietigen door de chemische reactie die bekend staat als oxidatie. [5 Bold Claims of Alien Life]

"Over het algemeen eten veel microben graag organische verbindingen, vooral bepaalde lipiden, tijdens de lunch en kunnen ze het grootste deel van de organische stoffen vernietigen voordat ze de kans krijgen om te worden bewaard", zegt Mary Parenteau, onderzoekster aan de SETI ( Search for Extraterrestrial Intelligence) Institute, die ook deel uitmaakt van de exobiologietak van het Ames Research Center van NASA in Moffett Field, Californië. "IJzer kan snel intrekken of binden aan de organische stoffen en ze niet meer beschikbaar maken voor 'eten', vergelijkbaar met het omhullen van een boterham in cement. '

Parenteau en haar collega's concentreerden zich op het zoeken naar bewaarde tekens van lipiden, die organische moleculen zijn die typisch de celwanden en andere delen van levende organismen op microscopische schaal vormen. Ze hebben hun resultaten in juni 2014 gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology. Financiering voor de studie kwam grotendeels van het NASA Exobiology Program.

Lipiden bieden niet zoveel identificerende informatie over organismen vergeleken met de genetische informatie van DNA. Aan de andere kant hebben lipiden, anders dan fragiel DNA, het voordeel dat ze mogelijk miljarden jaren hun sporen achterlaten. Lipiden kunnen ook aanwijzingen bevatten over hoe micro-organismen reageerden op veranderingen in de omgeving.

De onderzoekers verzamelden monsters van zowel de actieve warmwaterbronnen van Chocolate Pots in het Yellowstone National Park als een "uitgestorven" ijzersilica hete bron in de buurt die al lang was opgedroogd. Ze moesten licht op de steile helling rond de warmwaterbronnen treden om te voorkomen dat losse ijzersedimenten die in het water zouden kunnen glijden worden verstoord en dat fotosynthetische gemeenschappen van microben werden gedood door hun toegang tot zonlicht te blokkeren. Dat vereiste vaak een "delicate evenwichtsoefening" om zorgvuldig op stenen over de helling te stappen, zei Parenteau.

"Vaak balanceer je op één voet met beide handen vol meters en verzameluitrusting," zei Parenteau. "Ik oefen 'laat geen spoor na' steekproeven, en ik geef er veel om om de impact op de site tot een minimum te beperken."

De zorgvuldige steekproeven loonde. In een sedimentkern van de actieve warmwaterbron vonden onderzoekers verduurzaamde lipidemoleculen, genaamd 2-methylhopanoïden die behoren tot cyanobacteriën, een groep bacteriën die in staat is zonlicht in energie om te zetten. Ze vonden zelfs geconserveerde fragiele lipiden, zoals vetzuren uit de cyanobacteriën die typisch dienen als voedsel voor andere microben, of worden anders snel vernietigd nadat de cellen afsterven. [The Search for Life on Mars: A Photo Timeline]

"Toen we ontdekten dat de cyanobacteriële vetzuren werden bewaard in de ijzerafzettingen - en niet werden geproduceerd door een diepere chemotrofe gemeenschap - die ons dwongen na te denken over manieren waarop ijzer de lipiden kan behouden in plaats van vernietigen," legde Parenteau uit.

De ijzerrijke warmwaterbronnen kunnen op verschillende manieren hebben bijgedragen tot het behoud van organische moleculen zoals lipiden. Ten eerste reageert ijzer chemisch met zuurstof en verlaagt het zuurstofgehalte in het water, waardoor wordt voorkomen dat zuurstofafhankelijke bacteriën al het organische materiaal zoals lipiden opnemen. Ten tweede kan ijzer bepaalde enzymen blokkeren die helpen bij het afbreken van organisch materiaal na de dood van micro-organismen. Ten derde kan ijzer zelfs chemisch binden met organische moleculen om ze te helpen behouden.

Robotmissies naar Mars hebben geen tekenen van actieve warmwaterbronnen gevonden. Maar NASA's Spirit Rover ontdekte het bewijs van hydrothermale afzettingen in het Home Plate-gebied die een actief hydrothermisch systeem aangaven toen de huidige droge en stoffige Rode Planeet jonger was en meer water vasthield. De Mars Science Laboratory Rover van het bureau, een robot met de bijnaam Curiosity, heeft tijd besteed aan het onderzoeken van ijzerrijke rotsen op Hematite Ridge in Gale Crater, de landingsplek van de missie op Mars.

Parenteau en haar collega's hopen dat de bevindingen van hun studie uiteindelijk toekomstige Mars-missies kunnen helpen - zoals de Mars 2020-rover van de NASA - die op ijzerrijke rotsen past die aanwijzingen kunnen bevatten voor organische moleculen die ooit op de planeet bestonden. Maar ze zien ook relevantie voor studies naar het oude leven op aarde.

"Dit werk kan een hernieuwde interesse in het bemonsteren van oude ijzervoorraden op aarde (bijvoorbeeld Precambrium-ijzervormingen) ondersteunen om te zoeken naar bewijs van microbiële leven, ongeacht hun lage organische koolstofgehalte, en kan de analyse van organische stoffen in ijzervoorraden op Mars ondersteunen, zoals Hematite Ridge in Gale Crater, "zei Parenteau.