Είναι το μεθάνιο απόδειξη για την ύπαρξη ζωής στον Άρη;

Πηγή: NASA Astrobiology, 1 Αυγούστου 2005

Είναι η ανακάλυψη του μεθανίου στην ατμόσφαιρα του Άρη το πρώτο άμεσο στοιχείο της εξωγήινης ζωής; Οι ασυνήθιστοι ισχυρισμοί απαιτούν ασυνήθιστα στοιχεία, γι αυτό και οι επιστήμονες δουλεύουν για να υπολογίσουν τι θα συνέβαινε για να επιβεβαιωθούν. Ο καλύτερος τρόπος να επιβεβαιωθούν θα είναι να αναλύσουν το λόγο των στοιχείων άνθρακα-12 με τον άνθρακα-13. Τα ζωντανά πλάσματα προτιμούν να πάρουν άνθρακα-12 καθώς αυτά συναρμολογούν το μεθάνιο.Έτσι ένα μεγαλύτερο ποσό αυτού του ισοτόπου θα είναι ένα αποκαλυπτικό σημάδι της ζωής. Δυστυχώς, η ανίχνευση αυτού του ισοτόπου γίνεται καλύτερα από φασματόμετρα στην επιφάνεια του Άρη, έτσι θα απαιτηθούν στο μέλλον ρόβερ με πιο ευαίσθητα όργανα .

Το μεθάνιο στον Άρη προέρχεται από τα μικρόβια ή προέρχεται από τις γεωλογικές διαδικασίες; Είναι η ερώτηση που ο καθένας θέλει να απαντήσει, αλλά κανένας δεν μπορεί. Τι χρειάζεται να ανακαλυφθεί για να πείσει την επιστημονική κοινότητα;

Πολλοί εμπειρογνώμονες λένε ότι ο καλύτερος τρόπος για να κριθεί εάν το μεθάνιο έχει μια βιολογική προέλευση είναι να εξετάσουν την αναλογία των ισοτόπων του άνθρακα 12 και 13 στα μόρια. Οι ζωντανοί οργανισμοί λαμβάνουν κατά προτίμηση τα ελαφρύτερο ισότοπο C-12 καθώς συναρμολογούν το μεθάνιο, και αυτή η χημική υπογραφή παραμένει έως ότου καταστραφεί το μόριο αυτό.

"Υπάρχει τρόπος για να βρεθεί η προέλευση του μεθανίου, είτε βιογονικού είτε όχι, με μετρήσεις των σταθερών ισοτόπων", λέει η Barbara Sherwood Lollar, χημικός στο Πανεπιστήμιο του Τορόντου.

Αλλά τα σημάδια των ισοτόπων είναι λεπτά, και μετρώνται καλύτερα με φασματόμετρα ακριβείας πάνω στην Αρειανή επιφάνεια παρά σε ένα διαστημόπλοιο σε τροχιά.

Αλλά υπάρχουν και περιπλοκές. Αν το μέσο Αρειανό επίπεδο μεθανίου είναι 10 μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb), τότε μπορεί να είναι πάρα πολύ μικρό για την ακριβή μέτρηση των ισοτόπων, ακόμη και για ένα φασματόμετρο πάνω στον Άρη. Επίσης, η αναλογία των δύο ισοτόπων του άνθρακα 12 και 13 στο μεθάνιο μόνο δεν είναι η σίγουρη απόδειξη της ζωής. Παραδείγματος χάριν, σε μία υδροθερμική πηγή στην  Lost City στον Ατλαντικό Ωκεανό δεν παρουσιάστηκε μια σαφής υπογραφή των ισοτόπων, λέει ο James Kasting, καθηγητής στο πολιτειακό πανεπιστήμιο Penn.

"Το μεθάνιο δεν είναι ότι έντονα διαχωρισμένο, αλλά νομίζουν ακόμα ότι μπορεί να είναι βιολογικό", λέει ο Kasting. "Στην Lost City, δεν μπορείτε να υπολογίσετε εάν είναι βιολογικής προέλευσης ή όχι από τα ισότοπα. Πώς πάμε να λογαριάσουμε αυτό εκεί στον Άρη;"

Με την επέκταση της αναζήτησης, αποκρίνεται η χημικός Sherwood Lollar. Αντί να μετρήσουμε τον άνθρακα μόνο, αυτή προτείνει τα ισότοπα του υδρογόνου, επειδή τα βιολογικά συστήματα προτιμούν επίσης το υδρογόνο (₁H) από το βαρύτερο δευτέριο (₂H).

Ένας δεύτερος τρόπος θα ήταν να εξετάσουμε τους μακρύτερους, βαρύτερους υδρογονάνθρακες -- αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο -- που συσχετίζονται με το μεθάνιο, και που εμφανίζονται μερικές φορές με το βιογονικό ή μη βιογενές μεθάνιο. Η Sherwood Lollar ανίχνευσε αυτούς τους υδρογονάνθρακες ερευνώντας το μη βιογενές μεθάνιο που παγιδεύτηκε στους πόρους αρχαίων βράχων στον Καναδά, σε μια μεγάλη κατάθεση πυριγενούς βράχου της Προκάμβριας εποχής. "Όταν το νερό παγιδεύεται για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα", λέει, μια μη βιογενής αντίδραση μεταξύ του νερού και του βράχου δημιουργεί μεθάνιο, αιθάνιο, προπάνιο και βουτάνιο.

Εάν ανιχνευτούν κάποτε στην Αρειανή ατμόσφαιρα μη βιογενείς υδρογονάνθρακες με μακριά αλυσίδα, πώς θα μπορούσαμε να τους διακρίνουμε από παρόμοιους υδρογονάνθρακες που είναι τα προϊόντα διάσπασης από ένα κατάλοιπο μιας χημικής ένωσης της έμβιας ύλης; Η απάντηση, επαναλαμβάνει η Sherwood Lollar, θα μπορούσε να βρεθεί στα ισότοπα. Οι αλυσίδες των μη βιογενών υδρογονανθράκων θα περιείχαν ένα μεγαλύτερο μέρος βαρύτερων ισοτόπων από τις αλυσίδες υδρογονανθράκων που προέρχονται από τη διάσπαση των βιογενών.

"Οι μελλοντικές αποστολές που σχεδιάζονται για το Άρη πρέπει να ψάξουν για την παρουσία των ανώτερων υδρογονανθράκων καθώς επίσης και του μεθανίου", αναφέρει η Sherwood Lollar. "Εάν μπορεί να προσδιοριστεί στο Αρειανά μεθάνιο και αιθάνιο, παραδείγματος χάριν, αυτή η ισοτοπική μορφή, τότε οι πληροφορίες αυτές θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση του προβλήματος. Αν προέρχονται από βιογενείς ή μη βιογενείς παράγοντες".

Η έρευνα των ισοτόπων βρίσκονται σε αρκετές μελλοντικές διαστημικές αποστολές, έτσι θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην επίλυση του μυστηρίου του μεθανίου:

* Στο όχημα προσεδάφισης Phoenix που σχεδιάζεται να πετάξει τον Αύγουστο του 2007. Αυτό πρόκειται να πάει σε μια περιοχή πλούσια σε πάγο κοντά στο Βόρειο Πόλο, "σκάβοντας και αναλύοντας το έδαφος μαζί με τον πάγο", τονίζει ο William Boynton του πανεπιστημίου της Αριζόνα, που θα κατευθύνει την αποστολή. Το φασματόμετρο μάζας του οχήματος που θα προσεδαφιστεί θα μετρήσει τα ισότοπα σε οποιοδήποτε μεθάνιο που είναι παγιδευμένο στο χώμα, εάν είναι ικανοποιητική η συγκέντρωση. "Δεν θα είμαστε σε θέση να μετρήσουμε την αναλογία των ισοτόπων στην ατμόσφαιρα, επειδή δεν θα είναι αρκετά υψηλή", εξηγεί ο Boynton.

* Στο Mars Science Laboratory, που σχεδιάζεται να ξεκινήσει κάποια στιγμή μεταξύ του 2009 και 2011. Το ρόβερ θα ζυγίζει 3.000 κιλά, θα κινείται με έξι ρόδες και θα περιέχει πολλά επιστημονικά όργανα. Θα περιέχει φασματόμετρο με λέιζερ καθώς και φασματογράφο μάζας αερίου που θα είναι σε θέση να ανακαλύψουν τις αναλογίες ισοτόπων του άνθρακα και άλλων στοιχείων.

* Τέλος, στο Beagle 3, το διάδοχο του χαμένου Beagle 2 της Βρετανίας, που μπορεί να μεταφέρει ένα βελτιωμένο φασματόμετρο μάζας, ικανό να μετρήσει τις αναλογίες των ισοτόπων του άνθρακα, αλλά το πρόγραμμα πρέπει να εγκριθεί. Το όχημα δεν θα προωθηθεί μέχρι τουλάχιστον το 2009.

Από αυτές τις ημερομηνίες αναχώρησης, είναι σαφές ότι για πολύ καιρό δεν θα ξέρουμε αν το μεθάνιο στον Άρη προέρχεται από βιολογικές πηγές. Σε αυτό το σημείο, είναι δίκαιο να πούμε ότι πολλοί επιστήμονες αντιμετωπίζουν μάλλον σοβαρά την πιθανότητα μιας βιογενούς πηγής. Παραδείγματος χάριν, ο Vladimir Krasnopolsky, που καθοδήγησε μια από τις ομάδες που βρήκαν το μεθάνιο στον πλανήτη, λέει, "Νομίζω ότι τα βακτήρια είναι εύλογες πηγές του μεθανίου στον Άρη, η πλέον πιθανή πηγή". Αλλά αναμένει να βρεθούν μικρόβια στις οάσεις, "επειδή οι Αρειανές συνθήκες είναι πολύ εχθρικές για τη ζωή. Σκέφτομαι ότι αυτά τα βακτηρίδια μπορούν να υπάρχουν σε μερικές θέσεις όπου οι συνθήκες είναι θερμές και υγρές."

Αυτά τα σημεία παρατήρησης δείχνουν μια πιθανή νίκη για εκείνους που θέλουν να βρουν ζωή στον Άρη, λέει ο Timothy Kral του πανεπιστημίου του Αρκάνσας, που αναπτύσσει μεθανογενείς οργανισμούς. Εάν, όπως οι υπολογισμοί προτείνουν, οι αστεροειδείς και οι κομήτες δεν είναι δυνατόν να μεταφέρουν μεθάνιο στον Άρη, τότε είτε η παραγωγή του μεθανίου οφείλεται σε οργανισμούς στο υπέδαφος, ή υπάρχει μια θέση όπου είναι αρκετά θερμή για την μη βιογενική παραγωγή.

"Ακόμα κι αν δεν είναι μια ένδειξη της ζωής άμεσα, είναι μια ένδειξη ότι υπάρχει θέρμανση", λέει ο Kral. Σε αυτές τις συνθήκες, "υπάρχει θερμότητα, ενέργεια για τους οργανισμούς που αναπτύσσονται".

Πολλά έχουν αλλάξει την προηγούμενη χρονιά. Ο Kral, που έχει περάσει δώδεκα χρόνια αναπτύσσοντας μεθανογενείς οργανισμούς σε ένα παρόμοιο περιβάλλον με τον Άρη, λέει, "Πριν ένα χρόνο, όταν ο κόσμος με ρωτούσε εάν νομίζω ότι υπήρχε ζωή στον Άρη, θα γελούσα. Δεν θα ήμουν σε αυτήν την δουλειά εάν δεν νόμιζα ότι υπήρχε πιθανότητα, αλλά δεν υπήρχε κανένα πραγματικό στοιχείο για οποιαδήποτε μορφή ζωής. Τότε, ξαφνικά, πέρυσι, βρήκαν το μεθάνιο στην ατμόσφαιρα, και έτσι έχουμε ξαφνικά ένα κομμάτι πραγματικών επιστημονικών στοιχείων, λέγοντας ότι είναι δυνατόν ο Άρης να είναι ο δεύτερος πλανήτης με ζωή.