Curiosity Rover Mengungkap Bahan-Bahan Organik Yang Sudah Lama Dicari di Permukaan Mars


Pelek Gale Crater tampak di cakrawala dalam potret diri yang diambil di Mars oleh penjelajah Curiosity NASA pada Januari 2018. Hampir enam tahun dalam survei situs yang disebut Gale Crater on Mars, penjelajah Curiosity NASA telah memberikan apa yang mungkin merupakan penemuan terbesar dalam pencarian tanda-tanda kelayakhunian dan kehidupan: molekul organik berlimpah di batuan Planet Merah, dan organik paling sederhana molekul, metana, berhembus secara musiman melalui udara Mars yang tipis

Pelek Gale Crater tampak di cakrawala dalam potret diri yang diambil di Mars oleh penjelajah Curiosity NASA pada Januari 2018.

Hampir enam tahun dalam survei situs yang disebut Gale Crater on Mars, penjelajah Curiosity NASA telah memberikan apa yang mungkin merupakan penemuan terbesar dalam pencarian tanda-tanda kelayakhunian dan kehidupan: molekul organik berlimpah di batuan Planet Merah, dan organik paling sederhana molekul, metana, berhembus secara musiman melalui udara Mars yang tipis. Di Bumi, senyawa kaya karbon semacam itu adalah salah satu batu penjuru kehidupan.

Kedua penemuan muncul dari sampel Curiosity's Sample Analysis at Mars (SAM), sebuah laboratorium kimia mini dan oven yang memanggang udara, batu, dan tanah untuk mengendus setiap molekul penyusun sampel masing-masing. Sampel dari batulumpur kuno menghasilkan keragaman molekul organik dalam oven SAM — dan dalam penelitian terpisah, sampel atmosfer selama lima tahun yang dikumpulkan oleh SAM melacak tingkat metana berfluktuasi yang memuncak pada musim panas Mars. Hasilnya dilaporkan dalam sepasang makalah yang diterbitkan baru-baru ini di Science .

Meski menggiurkan, kedua temuan itu masih jauh dari definitif ketika menyangkut kehidupan masa lalu atau masa kini di Mars. Metana ada di mana-mana di tempat-tempat seperti atmosfer planet raksasa gas. Ini juga dapat muncul dari interaksi tak bernyawa antara air yang mengalir dan batuan panas sedangkan molekul organik sederhana lainnya diketahui ada di beberapa meteorit dan awan gas antarbintang. "Pendeknya mengambil gambar fosil di batu di Mars, [menemukan kehidupan di sana] sangat sulit dilakukan secara ilmiah, " kata Chris Webster, ahli kimia di Jet Propulsion Laboratory NASA dan penulis utama studi metana.

Karbon Hilang Mars

Bahwa Mars memiliki molekul organik tidaklah mengejutkan. Seperti halnya setiap planet di tata surya kita, planet ini menerima hujan micrometeorites kaya karbon dan debu dari luar angkasa. Namun ketika pesawat kembar Viking milik NASA mendarat di Mars pada tahun 1976, penelitian mereka menunjukkan sesuatu yang mengejutkan: tanah Mars, tampaknya, mengandung lebih sedikit karbon daripada batu bulan yang tidak bernyawa. "Itu adalah kejutan besar, " kata Caroline Freissinet, seorang astrobiolog dan rekan penulis pada studi batu lumpur Curiosity di Atmosfer, Media, Laboratorium Pengamatan Spasial (LATMOS) di Prancis. "Sayangnya, itu memperlambat seluruh program Mars."

Sejak itu, para ilmuwan dengan bersemangat memburu karbon yang hilang di Mars — atau setidaknya penjelasan atas ketidakhadirannya. Petunjuk penting muncul pada 2008, ketika pendarat Phoenix milik NASA menemukan garam perklorat — molekul sangat reaktif yang mengandung klorin — dalam sampel tanah dekat kutub utara Mars. Dikombinasikan dengan sinar ultraviolet berenergi tinggi dan sinar kosmik yang mengalir dari ruang angkasa, perklorat akan menghancurkan bahan organik apa pun di permukaan, meninggalkan sedikit yang bisa dilihat oleh pendarat dan penjelajah yang mencari karbon. Mungkin, beberapa peneliti berspekulasi, organik Mars yang tersisa — dan dengan demikian tanda-tanda kehidupan masa lalu atau masa kini — dikunci di kedalaman bawah permukaannya.

Namun, pada 2015, Curiosity melakukan deteksi tentatif pertama terhadap molekul organik di Mars, menemukan bukti senyawa karbon yang terkontaminasi klorin dalam sampel tanah yang dipanaskan hingga lebih dari 800 derajat Celcius di SAM. Tetapi di awal misi penjelajah, para peneliti menemukan bahwa reagen kimia kaya karbon bocor keluar dari beberapa komponen SAM, yang berpotensi mencemari sampel terdekat. Untuk memerangi kontaminasi, tim Curiosity fokus pada menemukan lebih banyak organik yang mengandung klorin, dan membatasi SAM berikutnya hingga suhu antara 200 dan 400 derajat C.

Dalam pekerjaan baru mereka, tim memeriksa untuk melihat apa yang mungkin terlewatkan oleh proses pembatasan ini. Setelah secara hati-hati memperhitungkan kontaminasi latar belakang dari SAM, Freissinet dan rekan-rekannya memanggang sampel batulumpur berumur 3 miliar tahun pada suhu lebih dari 500 derajat C, suhu di mana perklorat seharusnya telah terbakar habis. Di dalam abu yang tersisa mereka menemukan tiofena — molekul-molekul mirip cincin yang relatif kecil dan sederhana yang mengandung karbon dan belerang. Unsur yang terakhir, diperkirakan, berasal dari mineral kaya sulfur yang disebut jarosit yang diselidiki oleh Curiosity sebelumnya dalam deposit 3, 5 miliar tahun di Kawah Gale — diletakkan pada saat kawah itu hangat, basah dan tampaknya layak huni. Para peneliti menduga karbon tiofena berasal dari molekul organik yang lebih besar yang belum teridentifikasi, yang telah terperangkap dan diawetkan di dalam jarosit selama mungkin miliaran tahun.

Terlepas dari sifat patchwork penemuan terbaru ini, George Cody, ahli geokimia di Carnegie Institution for Science yang tidak terlibat dalam pekerjaan, menganggapnya sebagai langkah maju yang mengesankan. Kehadiran molekul yang lebih besar ini, katanya, mengisyaratkan reservoir karbon yang terpelihara dengan baik yang tersembunyi di dan tepat di bawah permukaan Mars — prospek yang mendukung kasus untuk misi di masa depan untuk mengumpulkan sampel dan mengembalikannya ke Bumi. "Jika Anda dapat melakukan ini di Mars, bayangkan apa yang dapat Anda lakukan dengan fasilitas analitik yang tersedia bagi kita di Bumi, " katanya.

Paku Metana dan Musim Berubah

Sementara itu, Curiosity melakukan apa yang disebut Webster sebagai "pengukuran paling penting dari metana Mars hingga saat ini." Gas yang mengandung karbon sangat penting karena sebagian besar metana di Bumi diproduksi oleh mikroba methanogen, yang umum di lingkungan yang miskin oksigen. Metana juga cepat terurai oleh radiasi ultraviolet, sehingga setiap gas yang ditemukan di Mars mungkin dirilis baru-baru ini. Menggunakan SAM, Webster dan rekan-rekannya telah menemukan tingkat latar belakang metana yang terus-menerus di atmosfer di atas Kawah Gale selama lima tahun terakhir sekitar 0, 4 bagian per miliar — jejak yang hampir tidak dapat dideteksi, tentu saja, tetapi cukup untuk menyurutkan minat para ahli astrobiologis. Yang mengherankan, level metana tampaknya secara periodik melonjak seiring dengan musim Mars, sekitar tiga kali lebih tinggi di musim panas yang cerah daripada di musim dingin yang lebih gelap dan dingin.

Periode ini adalah untuk Webster bagian paling menarik dari hasil timnya. Penelitian sebelumnya telah melihat bukti untuk bulu metana sporadis di Mars, tetapi tidak pernah terjadi secara musiman. "Ini seperti memiliki masalah dengan mobil Anda, " katanya. "Jika itu tidak berulang, Anda tidak dapat menemukan apa itu." Metana, ia dan koleganya berspekulasi, bisa berasal dari akuifer yang mencair selama musim panas Mars, melepaskan air yang mengalir di atas bebatuan jauh di bawah tanah untuk menghasilkan gas segar . Atau bisa juga purba, menyemburkan miliaran tahun yang lalu melalui proses geologis atau biologis dan kemudian terperangkap dalam matriks es dan batu yang mencair ketika dihangatkan oleh matahari. Dan, tentu saja, selalu ada kemungkinan bahwa metanogen Mars masih terlelap di permukaan bumi bahkan sampai hari ini, secara berkala bangkit selama periode clement untuk menghasilkan kartu panggilan gas mereka.

Ilmuwan lain yang tidak ambil bagian dalam penelitian ini memiliki tinjauan beragam tentang signifikansi temuan dalam pencarian kehidupan. Michael Mumma, seorang astrobiolog di NASA Goddard Space Flight Center, menganggap pengukuran itu penting dan mengatakan mereka memberikan bukti kebenaran di lapangan untuk pendeteksian independennya (dan kontroversial) pendeteksian bulu metana Mars, menggunakan teleskop berbasis-Bumi. Tapi Marc Fries, seorang ilmuwan planet yang mengumpulkan koleksi debu kosmik di NASA Johnson Space Center, mengambil pandangan yang lebih skeptis. Dia menunjukkan meteorit yang kaya karbon dan debu dapat menghasilkan jumlah metana yang dilaporkan saat jatuh ke atmosfer Mars, dan bahwa periodisitas tahun-ke-tahun tidak sepenuhnya konsisten dengan waktu musim Mars. "Sebuah pendekatan yang keras berdasarkan bukti yang tersedia dimulai dengan penjelasan standar yang bertanggung jawab secara ilmiah bahwa Mars adalah dan selalu tidak bernyawa, " kata Fries. "Menguji hipotesis sebaliknya membutuhkan bukti yang sangat kuat." Tes semacam itu bisa segera dilakukan, melalui data gabungan Eropa dan Rusia ExoMars Trace Gas Orbiter. Ia tiba di Mars pada tahun 2016 dan sekarang memetakan konsentrasi metana dan gas-gas lain dari tempat tinggi.

Sementara itu Webster mengatakan ia tidak memiliki preferensi di antara penjelasan yang berbeda, dan percaya itu akan memakan waktu lama sebelum kesimpulan akhir dapat diambil. Kemajuan tambahan seperti itu adalah inti dari program eksplorasi Mars NASA, catat Freissinet. "Ini langkah demi langkah, " katanya. "Misi demi misi."