18 september 2021

NASA’s geologisch team hoopt met PIXL de eerste tekenen van leven op Mars te vinden

Dr. Abigail Allwood is een Australische geologe en hoofdonderzoeker bij NASA’s Mars 2020-missie. Allwood staat aan het hoofd van het team, bestaande uit geologen, astrobiologen en astrochemici, die de bedenkers en bouwers van de PIXL zijn, het instrument dat sporen van leven op Mars moet gaan detecteren. PIXL staat voor ‘Planetary Instrument for X-Ray Litheochemistry’, en is gemonteerd op de robotarm van de Marsrover Perseverance, welke recent geland is op Mars. PIXL is één van de zeven wetenschappelijke instrumenten op de rover, en werd als project geselecteerd in 2014. PIXL maakt close-ups van rotsen en grond van Mars en scant monsters ter grootte van een postzegel op chemische ‘handtekeningen’ van microbieel leven. Abigail Allwood heeft, in het kader van haar PhD onderzoek, rond 2005 baanbrekend veldwerk in het afgelegen Pilbara-gebied in noordwestelijk Australië verricht. In Pilbara, dat al sinds de tachtiger jaren in beeld was bij geologen als plek waar mogelijk oeroude fossielen zouden kunnen worden gevonden, vond Allwood sterke aanwijzingen voor ‘stromatolieten’, sedimentair gesteente van biologische oorsprong.Vanwege dit onderzoek kwam Allwood in beeld bij NASA’s JPL met het oog op de komende Marsmissies. Allwood en haar team bouwde PIXL voor de Mars 2020-missie en hopen met PIXL zo fortuinlijk te zijn dat ze tekenen van oeroud leven op de Rode Planeet vinden. Het team zal tot halverwege 2023 dagelijks de verzonden data van PIXL onderzoeken.

PIXL Credits; NASA/JPL

PIXL is een röntgenfluorescentie-instrument dat snel elementaire chemie meet door een röntgenstraal te focussen op een miniscuul stukje rots, en de geïnduceerde röntgenfluorescentie te analyseren. Zo kan PIXL veranderingen in texturen en chemicaliën in Martiaanse rotsen en grond die zijn achtergelaten door oud microbieel leven ontdekken.

Ontstaan van leven op aarde, Stromatolieten in Pilbara
De aarde werd zo’n 4,5 miljard jaar geleden gevormd. Het oudst gevonden gesteente is zo’n 4 miljard jaar oud. Het is niet duidelijk precies hoe of waar het eerste leven ontstaan is. Één hypothese over het ontstaan van leven is dat het zich vormde uit organische verbindingen op de oceaanbodem zo tussen de 3,8 en 4,1 miljard jaar geleden. Maar de oudste duidelijke sporen van leven zijn, tot nu toe, de stromatolieten in gesteenten in het Australische Pilbara. Allwood’s ontdekking betekende een grote stap vooruit in de zoektocht naar het ontstaan van het leven op aarde, en kreeg ook veel navolging, het sedimentair gesteente is de laatste 15 jaar intensief onderzocht door geologen wereldwijd. Maar al die tijd bleef de discussie bestaan rondom de stromatolieten, waren ze werkelijk wel overblijfselen van microben of toch het resultaat van chemische processen. Uitsluitsel hierover zou pas in 2019 komen.
Stromatolieten, zo luidt de definitie, zijn sedimentaire gesteentes van biologische oorsprong. Ze ontstaan doordat tijdens de groei en de stofwisseling van micro-organismen onder water sedimentdeeltjes worden ingevangen. Allwood omschreef in 2006 de Pilbara stromalieten als ‘omgekeerde kegelvormige structuren’, een microscopisch ecosysteem dat zich 3,5 miljard jaar geleden vormde in warmwaterbronnen. Ze stelde destijds dat ze bewijsvorming vond in het ‘organisch gedrag’ van de fossielen, deze zouden zich in ondiep water in overvloed en zeer divers, hebben gevormd. In de diepere watergedeelten trof men de stromatolieten niet aan. Allwood beschrijft het ecosysteem als een klassieke rifomgeving waar het leven floreert, en dat deze Pilbara-fossielen licht kunnen werpen op de omstandigheden die het oeroude leven hebben gekoesterd, op aarde maar mogelijk ook op andere planeten. Echter, hoewel Pilbara de vorm en structuur van microbiële stromatolieten bevatte, was er geen bewijs van organisch materiaal om dit te ondersteunen, maar nieuw Australisch onderzoek zou daar verandering in brengen.
Foto van gepyritiseerde stromatolieten uit de 3,5 miljard jaar oude Dresser Formation (Pilbara). De stromatolieten worden afgebakend door pyriet, ook wel ‘fool’s gold’ genoemd. Credits; UNSW Het waren geologen van de Universiteit van New South Wales, die jaren later claimden het bewijs gevonden te hebben omtrent de Pilbara-fossielen als zijnde het oudste leven op aarde. Het team o.l.v. Raphael Baumgartner publiceerden de resultaten in 2019**. Waar Allwood het fundament had gelegd, voegde Baumgartner hieraan destijds toe: “Voor het eerst kunnen we de wereld laten zien dat deze stromatolieten het definitieve bewijs zijn voor het vroegste leven op aarde.” Baumgartner bekeek eerder geboorde kernmonsters uit de diepe ondergrond, waar de rotsen door weersinvloeden zouden kunnen zijn aangetast, deze blijven beter bewaard dan monsters genomen van het oppervlak. Men gebruikte vele, zeer geavanceerde technieken, o.a. scanning-elektronenmicroscopie, en stabiele koolstofisotopenanalyse. Als één van deze onderzoekslijnen een positief resultaat zou opleveren en de rest niet, zou dat een broze basis zijn voor een conclusie maar over de gehele linie zag het er goed uit. Baumgartner en co ontdekten dat de stromatolieten voornamelijk bestonden uit het mineraal pyriet. Dit pyriet, vol met nanoscopische poriën, bevatte stikstofhoudend organisch materiaal, of zoals Baumgartner het typeerde ‘ uitzonderlijk bewaarde coherente filamenten van organisch materiaal die typisch overblijfselen zijn van biofilms gevormd door microbe-kolonies’. Deze Pilbara-monsters uit warmwaterbronnen zijn praktisch net zo oud als de korst van Mars, en daar ook Mars dergelijke bronnen bezit hoopt men eendere structuren te vinden.
 

Artistieke impressie van de Jezero-krater gevuld met water Credits; NASA/JPL

Jezero-krater, PIXL, NASA, ESA/Roskosmos Pilbara-expeditie
Op donderdag 18 februari landde NASA’s Marsrover Perseverance in de Jezero krater, regio Chelly canyon, op Mars. Met behulp van PIXL kan men nu op zoek gaan naar sporen van voormalig leven in de sedimentslagen van het water dat ooit door de krater stroomde. De krater bevatte mogelijk zo’n 3,9 tot 3,5 miljard jaar geleden een ong. 250 m diep meer. De afgezette sedimentelagen bevatten mogelijk de biosignaturen. PIXL, zoals gezegd, is bevestigd op de robotarm van ‘Percy’, en is een röntgenfluorescentie-instrument dat elementaire chemie meet door een röntgenstraal te focussen op een stukje rots en de geïnduceerde röntgenfluorescentie analyseert. Zo kan PIXL veranderingen in texturen en chemicaliën in Martiaans materiaal die zijn achtergelaten door oud microbieel leven ontdekken. PIXL detecteert meer dan 20 chemische ‘vingerafdrukken’- zelfs als de hoeveelheid slechts een paar deeltjes per miljoen is.  Allwoods’s team zal samen met een team van de Universiteit van New South Wales de klok rond data van PIXL analyseren, welke continu wordt verzonden vanaf Mars tot in ieder geval april 2023. De Marsrover zal ook reeds beginnen met het verzamelen en opslaan van steen- en grondmonsters, die door een toekomstige Marsmissie kunnen worden opgehaald en in 2031 terug naar de aarde worden gebracht voor nadere analyse.

Ook ESA i.s.m. Roskosmos zal dit decennium een Marsmissie genaamd ‘ExoMars’ uitvoeren. NASA en ESA-Roskosmos wetenschappers hebben in het kader van onderzoek naar leven op Mars in 2019 een gezamenlijke expeditie ondernomen naar het Australische Pilbara-gebied. Men trainde samen om een beter idee te krijgen van de omgeving en de rotssamenstelling om de te gebruiken technieken voor bodemanalyse te kunnen verbeteren. Bronnen: LiveScience, UniverseToday, UNSW, NASA/JPL, ESA

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.