El rover Perseverance Mars de la NASA ha estado trabajando en el cráter Jezero durante cinco años, buscando "huellas químicas" dejadas por diversos procesos geológicos o químicos en Marte hace miles de millones de años. Anteriormente encontró carbono orgánico dentro de varias rocas, pero requirió perforación o abrasión para exponerlo.Los últimos resultados muestran que en un área de afloramiento llamada Neretva Vallis en el borde de un antiguo canal fluvial, Perseverance detectó carbono macromolecular complejo directamente en la superficie de las rocas expuestas.
Ashley E. Murphy, autora principal del estudio e investigadora del Instituto de Ciencias Planetarias de Tucson, Arizona, dijo: "Hasta donde sabemos, este es el caso en el que se ha detectado materia orgánica en el nivel más superficial de la superficie de Marte". En la Tierra, materiales de carbono tan abundantes y macromoleculares suelen implicar que tienen orígenes biológicos. Sin embargo, todavía no es posible sacar conclusiones sobre qué tipo de carbono se encuentra en esta roca llamada "Bright Angel" y de dónde proviene. Para encontrar realmente la respuesta, me temo que será necesario llevar la muestra al laboratorio de la Tierra.
El instrumento UV Raman se fija en la señal de "carbono macromolecular"
La clave de este descubrimiento reside en el espectrómetro ultravioleta Raman del brazo robótico "Perseverance", SHERLOC, que significa "Escaneo de entornos habitables con Raman y luminiscencia en busca de sustancias orgánicas y químicas". El instrumento emite un láser ultravioleta profundo sobre un objetivo y luego analiza los pequeños cambios en la energía de la luz reflejada para identificar la presencia de enlaces químicos específicos.
Entre los días marcianos (sol) 1180 y 1218, Perseverance apuntó su láser ultravioleta a cuatro puntos de observación en el área de Bright Angel. Una de las rocas, llamada Steamboat Mountain, fue tratada como una roca normal y utilizada como muestra de control. Las señales espectrales de otras tres rocas, llamadas "Cheyava Falls", "Apollo Temple" y "Walhalla Glades", muestran la presencia de carbono macromolecular. Esta señal se denomina "banda grafítica" (banda G), que se caracteriza por una red compleja entrecruzada por una gran cantidad de átomos de carbono reducidos. Tiene una fuerte estabilidad química y térmica y no es fácil de descomponer.
Dentro de la precisión de los instrumentos de Perseverance, el material es similar al kerógeno de la Tierra. Pero el equipo de investigación evitó deliberadamente utilizar el término "kerógeno", porque en la Tierra, el kerógeno se deriva casi en su totalidad de material biológico, principalmente restos de microorganismos que han estado enterrados durante millones de años. Murphy explicó: "La palabra 'kerógeno' tiene un significado biogénico obvio, y preferimos usar 'macromolécula de carbono' para indicar que su origen es incierto y puede ser un proceso biológico o no biológico". El equipo enfatizó particularmente que el carbono macromolecular que se encuentra actualmente en las rocas marcianas es muy posible que se produzca mediante procesos no vivos.
Eliminar "artefactos de instrumentos" y "pasajeros contaminados"
En un trabajo de detección tan sensible, un resultado anormal suele plantear dos preguntas principales: ¿Es esto un artefacto del propio instrumento? ¿Podrían ser contaminantes traídos de la tierra? El equipo de investigación también siguió esta idea e investigó uno por uno.
En primer lugar, a los científicos les preocupaba que la señal detectada se originara en la ventana frontal de cuarzo fundido del propio SHERLOC, en lugar de en la superficie de la roca. Vale la pena señalar que "Bright Angel" es el lugar donde SHERLOC realizó sus primeras observaciones científicas después del fallo de la cubierta antipolvo. Dado que el mecanismo de enfoque se vio obligado a desactivarse, el equipo tuvo que adoptar un nuevo modelo de trabajo. Para confirmar el rendimiento en el nuevo modo, el investigador principal adjunto de SHERLOC, Kyle Uckert, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) en los Estados Unidos, y sus colegas realizaron pruebas espectroscópicas en la óptica de vuelo de respaldo en el laboratorio terrestre, y observaron repetidamente áreas en blanco y objetivos de calibración conocidos en Marte para verificar si el instrumento estaba funcionando normalmente.
La confirmación final provino del objetivo de comparación "Steamboat Hill". Uckert dijo: "No hay señales espectrales de banda G de otros objetivos rocosos cercanos". Esto muestra que la señal de la banda de grafito en la roca "Bright Angel" no proviene del hardware del instrumento, sino que de hecho está relacionada con el material de la superficie de la roca específica.
La segunda pregunta es el riesgo de contaminación: ¿podrían ser estas materias orgánicas "autoestopistas" traídas por el rover de Marte desde la Tierra? Los científicos señalaron que la broca utilizada por "Perseverance" para desgastar la superficie de la roca ha sido estrictamente esterilizada antes del lanzamiento, y nunca antes se había visto una señal de banda G tan fuerte cuando se usó en muchas rocas en el cráter Jezero. Más importante aún, la roca "Cheava Falls" nunca ha sido contactada directamente por ningún hardware, y el rover solo elimina el polvo de su superficie mediante inyección de nitrógeno. La roca de control "Steamboat Mountain" volvió a mostrar un espacio en blanco: no había evidencia espectral de materia orgánica. Uckert destacó: "No hay evidencia de materia orgánica en su espectro". Con base en estos pasos de exclusión, el equipo cree que es más probable que la señal de carbono macromolecular en la roca "Bright Angel" sea material marciano local en lugar de contaminación de la Tierra.
Asociado con diferentes minerales, lo que sugiere múltiples eventos de "secuestro de carbono"
Después de confirmar básicamente que la señal es auténtica y confiable, el equipo de investigación analizó más a fondo las combinaciones de minerales cerca de estos carbonos macromoleculares, con la esperanza de inferir el proceso de formación y enriquecimiento de materiales de carbono. "Estos ambientes químicos asociados sugieren que la inserción de carbono puede haber ocurrido en al menos dos eventos separados en la historia geológica", dijo Murphy.
En las rocas del Templo de Apolo, las señales macromoleculares de carbono se concentran con minerales de carbonato y sulfato, minerales que normalmente son producto del agua que fluye dentro de rocas más antiguas y se asienta en los poros. En las rocas del "Valhalla", el carbono macromolecular se distribuye en sedimentos ricos en siliciclásticos. Murphy cree que esta diferencia probablemente representa al menos dos ventanas de almacenamiento: primero, cuando la materia orgánica fue enterrada en las rocas junto con sedimentos fangosos en el fondo de lagos antiguos; en segundo lugar, cuando el agua subterránea volvió a fluir a través de estas rocas enterradas en un momento posterior, dejando nuevos minerales de carbonato y sulfato en su lugar junto con el material de carbono.
Sin embargo, la cuestión clave de si el carbono de las rocas de Bright Angel es realmente un remanente de antigua vida marciana seguirá abierta a corto plazo. Uckert dijo: "El propósito del diseño de la carga útil científica de 'Perseverance' no es distinguir directamente entre procesos abióticos y biológicos, sino identificar las muestras de rocas más valiosas e indicativas en Marte para prepararse para posibles futuras misiones de recuperación de muestras".
Earth Lab necesita dar una respuesta más clara
Kevin P. Hand, científico jefe del proyecto "Perseverance" e investigador del JPL, señaló que aunque los instrumentos actuales están bastante avanzados, sus capacidades aún son limitadas en comparación con la "tecnología analítica de clase mundial" en la Tierra. "La combinación de instrumentos que tenemos a bordo del rover es excelente, pero palidece en comparación con la tecnología de primer nivel disponible en nuestros laboratorios terrestres", dijo Hand.
Hand está particularmente interesado en la firma isotópica del carbono en las rocas Bright Angel porque se espera que las proporciones de isótopos proporcionen pistas sobre la participación de la vida. También espera analizar la quiralidad de estas moléculas relacionadas con el carbono en el futuro: en los sistemas de vida en la Tierra, la preferencia de una molécula por una determinada dirección "quiral" es una fuerte señal biológica. Hand añadió: "Si tenemos la oportunidad de traer muestras a la Tierra, también podremos utilizar los microscopios más potentes para buscar posibles fósiles microbianos, proporcionando así evidencia más intuitiva de actividades de vidas pasadas en Marte".
Al mismo tiempo, el equipo de investigación destacó que actualmente no faltan mecanismos de producción no vivos para este tipo de carbono macromolecular. En algunos entornos, las reacciones entre fluidos y rocas pueden sintetizar compuestos orgánicos sin la participación de la vida en absoluto. Murphy señala que en la Tierra, el carbono que se encuentra cerca de los minerales carbonatados a veces puede atribuirse a reacciones químicas entre el agua y la roca y, a veces, a la actividad microbiana, dependiendo del entorno geológico. Hand expresó la esperanza de que Perseverance pueda encontrar más rocas de este tipo en Marte que sean dignas de un estudio en profundidad antes de que las muestras sean transportadas de regreso a la Tierra.
"En este momento estamos explorando el área fuera del cráter Jezero, y las rocas en nuestro camino actual probablemente sean algunas de las más antiguas que un rover haya estudiado jamás", dijo Hand. "Si existió vida en Marte en las primeras etapas de su evolución, es posible que encontremos algunas pistas en estas rocas antiguas". El resultado de esta investigación ha sido publicado en Science Advances (Science Advances), el número del artículo es 2026 adx0047.