Het vroege leven op Mars heeft mogelijk het vroege leven op Mars weggevaagd, suggereert een nieuwe studie: ScienceAlert

Het leven zou zichzelf op het vroege Mars kunnen hebben weggevaagd. Dat is niet zo absurd als het klinkt; dat is ongeveer wat er op aarde gebeurde.

Maar het leven op aarde evolueerde en hield aan, terwijl het op Mars niet gebeurde.

Er zijn aanwijzingen dat Mars ooit warm en nat was en een atmosfeer had. In de oude Noachische periode, tussen 3,7 miljard en 4,1 miljard jaar geleden, had Mars ook oppervlaktewater. Als dit correct is, kan Mars bewoonbaar zijn geweest (hoewel dat niet noodzakelijkerwijs betekent dat het bewoond was.)

Een nieuwe studie toont aan dat het vroege Mars mogelijk gastvrij was voor een type organisme dat gedijt in extreme omgevingen hier op aarde. Methanogenen leven op plaatsen zoals hydrothermale bronnen op de oceaanbodem, waar ze chemische energie uit hun omgeving omzetten en methaan als afvalproduct vrijgeven. De studie toont aan dat methanogenen mogelijk ondergronds op Mars hebben gedijen.

De studie is „Vroege bewoonbaarheid van Mars en wereldwijde afkoeling door op H2 gebaseerde methanogenen.“ Het is gepubliceerd in Natuurastronomie, en de senior auteurs zijn Regis Ferrière en Boris Sauterey. Ferrière is een professor aan de afdeling Ecologie en Evolutionaire Biologie van de Universiteit van Arizona, en Sauterey is een voormalig postdoctoraal onderzoeker in de groep van Ferrière die nu aan de Sorbonne werkt.

„Onze studie toont aan dat ondergronds, vroeg Mars zeer waarschijnlijk bewoonbaar zou zijn geweest voor methanogene microben“, zei Ferrière in een persbericht. De auteurs zijn echter duidelijk dat ze niet zeggen dat er zeker leven op de planeet bestond.

De krant zegt dat de microben gedijen in het poreuze, zilte gesteente dat hen beschutte tegen UV-straling en kosmische straling. De ondergrondse omgeving zou ook voor een diffuse atmosfeer en een gematigde temperatuur hebben gezorgd, waardoor methanogenen konden blijven bestaan.

De onderzoekers concentreerden zich op hydrogenotrofe methanogenen, die H . opnemen2 en co2 en produceren methaan als afval. Dit type methanogenese was een van de vroegste metabolismes op aarde. De „… levensvatbaarheid op het vroege Mars is echter nooit kwantitatief geëvalueerd“, zegt de krant.

Tot nu.

Er is een cruciaal verschil tussen het oude Mars en de aarde met betrekking tot dit onderzoek. Op aarde zit de meeste waterstof vast in watermoleculen, en heel weinig staat op zichzelf. Maar op Mars was het overvloedig aanwezig in de atmosfeer van de planeet.

Die waterstof had de energievoorziening kunnen zijn die vroege methanogenen nodig hadden om te gedijen. Diezelfde waterstof zou hebben geholpen om de warmte in de atmosfeer van Mars vast te houden en de planeet bewoonbaar te houden.

„We denken dat Mars op dat moment misschien een beetje koeler was dan de aarde, maar lang niet zo koud als nu, met gemiddelde temperaturen die hoogstwaarschijnlijk boven het vriespunt van water zweven“, zei Ferrière.

„Terwijl de huidige Mars is beschreven als een ijsblokje bedekt met stof, stellen we ons de vroege Mars voor als een rotsachtige planeet met een poreuze korst, gedrenkt in vloeibaar water dat waarschijnlijk meren en rivieren heeft gevormd, misschien zelfs zeeën of oceanen.“

Op aarde is water ofwel zout water ofwel zoet water. Maar op Mars was dat onderscheid misschien niet nodig. In plaats daarvan was al het water zilt, volgens spectroscopische metingen van Martiaanse oppervlakterotsen.

Het onderzoeksteam gebruikte modellen van het klimaat, de korst en de atmosfeer van Mars om methanogenen op het oude Mars te evalueren. Ze gebruikten ook een model van een ecologische gemeenschap van aardachtige microben die waterstof en koolstof metaboliseren.

Door met deze ecosysteemmodellen te werken, konden de onderzoekers voorspellen of methanogeenpopulaties konden overleven. Maar ze gingen verder; ze konden voorspellen welk effect deze populaties hadden op hun omgeving.

„Toen we ons model eenmaal hadden geproduceerd, hebben we het figuurlijk in de korst van Mars aan het werk gezet“, zei Boris Sauterey, de eerste auteur van het artikel.

„Hierdoor konden we evalueren hoe aannemelijk een ondergrondse biosfeer op Mars zou zijn. En als zo’n biosfeer bestond, hoe deze de chemie van de korst van Mars zou hebben gewijzigd en hoe deze processen in de korst de chemische samenstelling van de atmosfeer zouden hebben beïnvloed .“

„Ons doel was om een ​​model te maken van de korst van Mars met zijn mix van gesteente en zout water, gassen uit de atmosfeer in de grond te laten diffunderen en te kijken of methanogenen daarmee kunnen leven“, zei Ferrière. „En het antwoord is, in het algemeen, ja, deze microben hadden de kost kunnen verdienen in de aardkorst.“

De vraag werd: hoe diep zou je moeten gaan om het te vinden? Het is een kwestie van evenwicht, vinden de onderzoekers.

Terwijl de atmosfeer overvloedig waterstof en koolstof bevatte die de organismen voor energie hadden kunnen gebruiken, was het oppervlak van Mars nog steeds koud. Niet bevroren zoals het nu is, maar veel kouder dan de moderne aarde.

De micro-organismen zouden hebben geprofiteerd van de warmere temperaturen onder de grond, maar hoe dieper je gaat, hoe minder waterstof en koolstof beschikbaar zijn.

„Het probleem is dat het zelfs op het vroege Mars nog steeds erg koud was aan de oppervlakte, dus microben zouden dieper in de korst moeten gaan om bewoonbare temperaturen te vinden,“ zei Sauterey.

„De vraag is hoe diep de biologie moet gaan om het juiste compromis te vinden tussen temperatuur en beschikbaarheid van moleculen uit de atmosfeer die ze nodig hadden om te groeien? We ontdekten dat de microbiële gemeenschappen in onze modellen het gelukkigst zouden zijn geweest in de bovenste paar honderd van de meter.“

Ze zouden lange tijd in de bovenlaag zijn genesteld. Maar als de microbengemeenschappen volhardden, waterstof en koolstof opnemen en methaan vrijgeven, zouden ze de omgeving hebben veranderd.

Het team modelleerde alle boven- en ondergrondse processen en hoe ze elkaar zouden hebben beïnvloed. Ze voorspelden de resulterende klimaatfeedback en hoe deze de atmosfeer van Mars veranderde.

Het team zegt dat de methanogenen in de loop van de tijd een wereldwijde klimaatkoeling zouden hebben veroorzaakt omdat ze de chemische samenstelling van de atmosfeer veranderden. Het zilte water in de korst zou naar steeds grotere diepten zijn bevroren naarmate de planeet afkoelde.

Die afkoeling zou het oppervlak van Mars uiteindelijk onbewoonbaar hebben gemaakt. Naarmate de planeet afkoelde, zouden de organismen verder ondergronds zijn gedreven, weg van de kou.

Maar de porositeit in de regoliet zou verstopt zijn geraakt door ijs, waardoor de atmosfeer die diepten niet kon bereiken, en de methanogenen van energie zouden verhongeren.

„Volgens onze resultaten zou de atmosfeer van Mars zeer snel volledig zijn veranderd door biologische activiteit, binnen enkele tien- of honderdduizenden jaren“, zei Sauterey. „Door waterstof uit de atmosfeer te verwijderen, zouden microben het klimaat op aarde drastisch hebben afgekoeld.“

Een illustratie toont de evolutie van de ijsbedekking op Mars.
Elke rij vertegenwoordigt het vriespunt voor een ander type pekel. De oranje kleurenschaal staat voor hoogte. De gesuperponeerde wit gearceerde gebieden komen overeen met de waarschijnlijkheid van het oppervlakte-ijs. (Boris Sauterey en Regis Ferrière)

Het resultaat? uitsterven.

„Het probleem waarmee deze microben toen te maken zouden hebben gehad, is dat de atmosfeer van Mars in wezen is verdwenen, volledig is uitgedund, dus hun energiebron zou zijn verdwenen en ze hadden een alternatieve energiebron moeten vinden“, zei Sauterey.

„Bovendien zou de temperatuur flink zijn gedaald en hadden ze veel dieper de aardkorst in moeten gaan. Op dit moment is het heel moeilijk te zeggen hoe lang Mars bewoonbaar zou zijn gebleven.“

De onderzoekers identificeerden ook plaatsen op het oppervlak van Mars waar toekomstige missies de beste kansen hebben om bewijs te vinden van het oude leven van de planeet.

„Near-surface populaties zouden de meest productieve zijn geweest, waardoor de kans dat biomarkers in detecteerbare hoeveelheden worden bewaard, gemaximaliseerd wordt“, schrijven de auteurs in hun paper. „De eerste paar meter van de korst van Mars zijn ook het gemakkelijkst toegankelijk voor verkenning, gezien de technologie die momenteel op Mars-rovers is begonnen.“

Volgens de onderzoekers is Hellas Planitia de beste plek om te zoeken naar bewijs van dit vroege ondergrondse leven omdat het ijsvrij bleef. Helaas is die regio de thuisbasis van krachtige stofstormen en ongeschikt voor verkenning van de rover. Volgens de auteurs, als menselijke ontdekkingsreizigers ooit Mars bezoeken, dan is Helas Planitia een ideale verkenningssite.

Het leven op het oude Mars is niet langer een revolutionair idee en is dat al heel lang niet meer. Dus het interessantere deel van dit onderzoek zou kunnen zijn hoe het vroege leven zijn omgeving veranderde. Dat gebeurde op aarde en leidde tot de ontwikkeling van meer complex leven na de Great Oxygenation Event (GOE.)

De vroege aarde werd ook bewoond door eenvoudige levensvormen. Maar de aarde was anders; organismen hebben een nieuwe weg ontwikkeld om energie te benutten. Er was geen zuurstof in de vroege atmosfeer van de aarde en de eerste bewoners van de aarde gedijden in de afwezigheid ervan. Toen kwamen cyanobacteriën, die fotosynthese gebruiken voor energie en zuurstof produceren als bijproduct.

Cyanobacteriën hielden van zuurstof, en de eerste bewoners van de aarde niet. De cyanobacteriën groeiden in matten die een gebied van zuurstofrijk water om zich heen creëerden waarin ze gedijden.

Uiteindelijk zorgden cyanobacteriën voor zuurstof in de oceanen en de atmosfeer totdat de aarde giftig werd voor ander leven. Methanogenen en het andere vroege leven van de aarde kunnen geen zuurstof aan.

Wetenschappers noemen de dood van al die primitieve organismen niet helemaal een uitsterven, maar het woord komt in de buurt. Sommige oude microben of hun nakomelingen overleven op de moderne aarde, gedreven in zuurstofarme omgevingen.

Maar dat was de aarde. Op Mars was er geen evolutionaire sprong in fotosynthese of iets anders dat leidde tot een nieuwe manier om energie te verwerven. Uiteindelijk koelde en bevroor Mars en verloor zijn atmosfeer. Is Mars nu dood?

Het is mogelijk dat het leven op Mars een toevluchtsoord heeft gevonden op geïsoleerde locaties in de aardkorst.

Een studie uit 2021 gebruikte modellering om aan te tonen dat er mogelijk een bron van waterstof in de korst van Mars is, een bron die zichzelf aanvult. De studie toonde aan dat radioactieve elementen in de korst watermoleculen kunnen afbreken door radiolyse, waardoor waterstof beschikbaar komt voor methanogenen. Dankzij radiolyse hebben geïsoleerde gemeenschappen van bacteriën in met water gevulde scheuren en poriën in de aardkorst miljoenen, mogelijk zelfs miljarden jaren kunnen voortbestaan.

En het Deep Carbon Observatory ontdekte dat het leven begraven in de aardkorst tot 400 keer de koolstofmassa van alle mensen bevat. De DCO ontdekte ook dat de diepe ondergrondse biosfeer bijna twee keer zo groot is als de wereldzeeën.

Zou er nog leven kunnen zijn in de korst van Mars, dat zich voedt met waterstof dat door radiolyse is ontstaan? Er zijn raadselachtige detecties van methaan in de atmosfeer die nog steeds onverklaard zijn.

Veel wetenschappers denken dat de ondergrond van Mars de meest waarschijnlijke plaats in het zonnestelsel is om leven te herbergen, naast de aarde natuurlijk. (Sorry, Europa.) Misschien wel, en misschien zullen we het ooit vinden.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd door Universe Today. Lees het originele artikel.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert