קוריוסיטי מצא את המולקולות האורגניות הגדולות ביותר שהתגלו עד כה על מאדים

רכב החלל קיוריוסיטי מצא את המולקולות האורגניות הגדולות ביותר שהתגלו עד כה על מאדים, בתוך סלע בוץ בשם קמברלנד (Cumberland) במכתש גייל. הסלע בן 3.7 מיליארד שנה, וזהו גם הגיל בו נוצרו המולקולות או קודמיהן הכימיים - כך שכל מה שיצר אותן, כבר נעלם מזמן. מולקולות כאלו נוצרות בכדור הארץ הן על ידי תהליכים חיים והן על ידי תהליכים לא-חיים, ולכן הגילוי אינו מהווה הוכחה לכך שהיו חיים על מאדים, ובוודאי לא לכך שהם קיימים כיום. עם זאת, הממצא מראה שאם אכן היו חיים במאדים הקדום - ייתכן שתוצריהם שרדו עד היום.

גרפיקה זו מציגה את המולקולות האורגניות ארוכות השרשרת, אלו הן המולקולות האורגניות הגדולות ביותר שהתגלו על מאדים עד כה / NASA/Dan Gallagher

המונח "אורגני" משתנה משמעותית לפי תחום הדיבור. עבור חקלאי או צרכן מזון יש לו משמעות אחת, אך עבור כימאי הכוונה היא פשוטה: מולקולות המכילות פחמן. הפחמן, היסוד השישי בטבלה המחזורית, נקשר בקלות לרבים, ולכן לא כל מולקולה אורגנית דורשת חיים כדי להיווצר - והן נמצאות לעיתים גם באזורים שבהם המדע לא מדמיין שהתקיימו בהם חיים.

עם זאת, מולקולות אורגניות מורכבות הן בסיס החיים על פני כדור הארץ, וסביר להניח שגם במקומות אחרים. כשמחפשים חיים על מאדים - היכן שחיים פרה-היסטוריים שכבר נכחדו הם אפשרות סבירה - השאלה הגדולה היא האם שרידים מתקופות אלה יכלו לשרוד את מבחן הזמן.

במהלך 13 השנים שקוריוסיטי נמצא על מאדים, למדנו רבות על הרכבו של מכתש גייל בעזרת כלי ה-SAM – ניתוח דגימות כימיות וספקטרומטריית מסה. לאורך השנים, SAM זיהה מולקולות אורגניות עם עד שישה אטומי פחמן, כולל כאלו המכילות כלור או גופרית.

למרות ש-SAM נחשב מתוחכם במונחי גשושיות חלל, הוא לא משתווה למעבדה כימית על פני כדור הארץ. ועדיין, מפעיליו הצליחו למצוא שיטות מתקדמות להפעלתו שמעבר ליכולותיו המקוריות. מתוך חשש כי חמצן הנמצא במולקולות מאובקות אחרות במאדים מחמצן מולקולות שאותן מחפשים, נעשה ניסוי בתהליך חימום דו-שלבי. דגימות הסלע חוממו לטמפרטורה של כ-475°C, לאחר מכן קיררו אותן, ואז חיממו שוב לכ-850°C בנוכחות חומר כימי בשם MTBSTFA, שמסייע לניתוח.

כאשר תהליך זה יושם על דגימת קמברלנד, התקבלה כמות גבוהה של כלורובנזן (chlorobenzene) - מולקולה אורגנית עם שישה אטומי פחמן, שהייתה אז הגדולה מסוגה שהתגלתה על מאדים. אך מעבר לכך, נצפו גם כמויות קטנות של מולקולות אורגניות שרשרתיות ארוכות - אלקאנים: דקן (Decane - C10H22), אונדקן (Undecane - C11H24), ודודקן (Dodecane - C12H26).

תמיד עולה החשש שמדובר בזיהום ממולקולות שמקורן בכדור הארץ, אך החוקרים בטוחים שזה לא המקרה, שכן התוצאה הזו לא התקבלה בדגימות אחרות. הכמויות שנמצאו זעירות - 53 חלקים למיליארד (±22ppb) לאונדקן, ופחות מהשאר. ייתכן שתהליך החימום עצמו הרס חלק מהחומר - ולכן הכמות המקורית הייתה גדולה יותר.

חור הקידוח של קמברלנד במאדים עם מודלים של מולקולות ארוכות שרשרת שוברות שיאים שנמצאו בתוכו / NASA/JPL-Caltech/MSSS, Caroline Freissinet

כימיה תיכונית אולי תזכיר לכם שמבנה הבנזן טבעתי, בעוד אלקאנים הם שרשראות ארוכות של אטומי פחמן עם מימן. לכן, זהו גילוי חדש עבור מאדים, ולא רק הרחבה של ממצאים קודמים. החוקרים סבורים שהאלקאנים הם תוצר של תהליך החימום, ולא היו קיימים בסלע המקורי, אך SAM לא היה מסוגל ליצור שרשרת פחמנים חדשה - אלא רק לשנות את המבנים הקיימים.

מולקולות שיכלו להפוך לאלקאנים אלה כוללות חומצה אונדקאית (undecanoic acid - CH3(CH2)9COOH) וחומצות קרבוקסיליות אחרות - המוכרות כחומצות שומן ארוכות שרשרת, המרכיבות את קרומי התאים. חימום עשוי להפוך אותן לאלקאנים קצרים יותר באטום פחמן אחד. בכדור הארץ, תהליכים לא-ביולוגיים יכולים לייצר חומצות שומן עם עד 13 אטומי פחמן - אך חומצות שומן ארוכות יותר, כמו חומצה אולאית (עם 16 או 18 פחמנים), נחשבות לאינדיקציה חזקה יותר לחיים. אם היו בדגימה חומצות כאלה והן התפרקו בתהליך החימום – SAM לא יכול היה לזהות את תוצריהן.

לכן, אמנם אין כאן הוכחה לחיים קדומים על מאדים, אך הממצאים מגדילים את הסיכוי לכך שאם חיו שם יצורים לפני מיליארדי שנים - תוצריהם, כמו חומצות שומן ארוכות, יכלו לשרוד בתוך הסלעים. למרות חשיפה ממושכת לקרינה כימית ולקרני שמש - אם התקיימו חיים באוקיינוס המאדימי, התוצרים שלהם כנראה עוד מחכים שם - עד שנשלח לשם רובר משוכלל יותר מקוריוסיטי.

ייתכן שסיכוי גבוה יותר לגילוי כזה יהיה דווקא באמצעות רובר אוטונומי ולא משימה מאוישת, שבה הסיכון לזיהום מהחיים שעל כדור הארץ גבוה בהרבה. ולחלופין, אם משימת החזרת הדגימות ממאדים תצא לפועל, נוכל לקוות שפרסווירנס אסף כמה דגימות מעניינות לא פחות.

מקורות:

• קטעים מהמחקר- Long-chain alkanes preserved in a Martian mudstone מאת: PNAS.

• קטעים מ- Curiosity Finds Record-Breaking Organic Molecules On Mars מאת IFLScience שנכתב ע"י: Stephen Luntz.

• קטעים מ- NASA’s Curiosity Rover Detects Largest Organic Molecules Found on Mars מאת NASA שנכתב ע"י: Lonnie Shekhtman.