Karbon yang baru ditemukan dapat memberikan petunjuk tentang Mars kuno

Penjelajah Curiosity NASA mendarat di Mars pada 6 Agustus 2012 dan telah menjelajahi Kawah Gale sejak saat itu, mengambil sampel dan mengirimkan hasilnya ke rumah untuk ditafsirkan oleh para peneliti. Analisis isotop karbon dalam sampel sedimen yang diambil dari setengah lusin situs yang terpapar, termasuk satu tebing yang terbuka, memberi para peneliti tiga penjelasan yang masuk akal untuk asal karbon — debu kosmik, degradasi ultraviolet karbon dioksida, atau degradasi ultraviolet dari metana yang diproduksi secara biologis.

Para peneliti mencatat bahwa hari ini Prosiding National Academy of Sciences bahwa “ketiga skenario ini tidak konvensional, berbeda dengan proses yang biasa terjadi di Bumi.”

Karbon memiliki dua isotop stabil, 12 dan 13. Dengan melihat jumlah masing-masing dalam suatu zat, peneliti dapat menentukan detail tentang siklus karbon itu terjadi, bahkan jika itu sudah lama sekali.

“Jumlah karbon 12 dan karbon 13 di tata surya kita adalah jumlah yang ada saat tata surya terbentuk,” kata Christopher H. House, profesor ilmu bumi, Penn State. “Keduanya hadir dalam segala hal, tetapi karena karbon 12 bereaksi lebih cepat daripada karbon 13, melihat jumlah relatif masing-masing sampel dapat mengungkapkan siklus karbon.”

Curiosity, yang dikelola oleh Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan, telah menghabiskan sembilan tahun terakhir menjelajahi area Kawah Gale yang telah mengekspos lapisan batuan purba. Rover mengebor ke permukaan lapisan ini dan mengambil sampel dari lapisan sedimen yang terkubur. Curiosity memanaskan sampel tanpa adanya oksigen untuk memisahkan semua bahan kimia. Analisis spektrografi dari sebagian karbon tereduksi yang dihasilkan oleh pirolisis ini mengungkapkan berbagai jumlah karbon-12 dan karbon-13, tergantung di mana atau kapan sampel asli terbentuk. Beberapa karbon sangat terkuras dalam karbon 13 sementara sampel karbon lainnya diperkaya.

“Sampel yang sangat kehabisan karbon-13 agak mirip dengan sampel dari Australia yang diambil dari sedimen yang berusia 2,7 miliar tahun,” kata House. “Sampel-sampel ini disebabkan oleh aktivitas biologis karena metana dikonsumsi oleh lapisan mikroba purba, tetapi kita tidak dapat mengatakan itu di Mars karena itu adalah planet yang mungkin terbentuk dari bahan dan proses yang berbeda dari Bumi.”

Untuk menjelaskan sampel yang sangat habis, para peneliti mengusulkan tiga kemungkinan – a debu kosmik Awan, radiasi ultraviolet memecah karbon dioksida, atau ultraviolet memecah metana yang diproduksi secara biologis.

Menurut House, tata surya melewati awan molekuler galaksi setiap beberapa ratus juta tahun.

“Itu tidak mengumpulkan banyak debu,” kata House. “Sulit untuk melihat peristiwa pengendapan ini dalam catatan Bumi.”

Untuk membuat lapisan yang Curiosity bisa Sampelawan debu galaksi akan menurunkan suhu dan menciptakan gletser pertama di Mars yang masih mengandung air. Debu akan mengendap di es dan kemudian harus tetap di tempatnya saat gletser mencair, meninggalkan lapisan tanah yang mengandung karbon.

Sejauh ini, hanya ada bukti terbatas tentang bekas gletser di Kawah Gale di Mars. “Penjelasan ini masuk akal, tetapi membutuhkan penelitian lebih lanjut,” kata para peneliti.

Penjelasan kedua yang mungkin untuk tingkat karbon 13 yang lebih rendah adalah konversi ultraviolet karbon dioksida menjadi senyawa organik seperti formaldehida.

“Ada penelitian yang memprediksi UV dapat menyebabkan jenis fraksinasi ini,” kata House. “Namun, kami membutuhkan lebih banyak hasil eksperimen yang menunjukkan fraksinasi ukuran ini sehingga kami dapat memasukkan atau mengesampingkan penjelasan ini.”

Metode ketiga yang mungkin untuk menyiapkan sampel yang kehabisan karbon-13 memiliki dasar biologis.

Di Bumi, tanda paleosurface karbon-13 yang sangat terkuras akan menunjukkan bahwa mikroba masa lalu mengonsumsi metana yang diproduksi secara mikroba. Di Mars kuno, awan besar metana mungkin telah dilepaskan dari bawah permukaan di mana produksi metana akan sangat menguntungkan. Kemudian metana yang dilepaskan akan dikonsumsi oleh mikroba permukaan atau bereaksi dengan sinar ultraviolet dan disimpan langsung di permukaan.

Menurut para peneliti, bagaimanapun, saat ini tidak ada bukti sedimen dari mikroba permukaan di lanskap Mars masa lalu, dan dengan demikian penjelasan biologis yang disorot dalam publikasi bergantung padanya. sinar ultraviolet untuk menempatkan sinyal karbon-13 di tanah.

“Ketiga kemungkinan menunjukkan siklus karbon yang tidak biasa yang tidak terlihat di Bumi saat ini,” kata House. “Tetapi kami membutuhkan lebih banyak data untuk mengetahui mana penjelasan yang benar. Akan lebih baik jika penjelajah mendeteksi gumpalan metana yang besar dan mengukur isotop karbon dari itu, tetapi selama ada metana Plumes, sebagian besar berukuran kecil, dan tidak ada rover yang mengambil sampel yang cukup besar untuk mengukur isotop.

House juga mencatat bahwa menemukan sisa-sisa tikar mikroba atau bukti endapan glasial mungkin juga sedikit memperjelas.

“Kami berhati-hati dengan interpretasi kami bahwa jalan terbaik adalah mempelajari dunia lain,” kata House.

Curiosity masih mengumpulkan dan menganalisis sampel dan akan kembali ke pediment di mana ia menemukan beberapa sampel dalam penelitian ini dalam waktu sekitar satu bulan.

“Penelitian ini telah mencapai tujuan lama untuk eksplorasi Mars,” kata House. “Ukur secara berbeda karbon Isotop – salah satu alat geologi yang paling penting – dari sedimen di dunia lain yang layak huni, berdasarkan eksplorasi selama 9 tahun.”

Juga bekerja pada proyek Penn State adalah Gregory M. Wong, seorang ahli geologi lulusan baru-baru ini.