Nog veel onduidelijk over koolstofmonsters die Marsvoertuig heeft verzameld

Sinds 6 augustus 2012 rijdt NASA’s Marsvoertuig Curiosity rond in de Gale-krater op Mars. Daarbij heeft hij talrijke bodemmonsters onderzocht en de resultaten naar de aarde overgeseind. Een analyse¹ van de koolstofisotopen in deze bodemmonsters laat drie mogelijke verklaringen zien voor de oorsprong van de daarin aanwezige koolstof. Maar alle drie zijn onzeker en vrij ongebruikelijk.

Koolstof kent twee stabiele isotopen: C12 en C13. Beide isotopen komen overal voor, maar omdat koolstof 12 sneller reageert dan koolstof 13, kan onderzoek naar de relatieve hoeveelheden van beide isotopen in monsters specifieke informatie opleveren over de koolstofcyclus die heeft plaatsgevonden, zelfs als dat heel lang geleden is.

Curiosity heeft de afgelopen negen jaar een gebied in de Gale-krater verkend waar lagen oud gesteente zijn blootgelegd. Het Marsvoertuig heeft in het oppervlak van deze lagen geboord en de onderliggende sedimenten in afwezigheid van zuurstof verhit en spectrografisch geanalyseerd. Daaruit kan worden geconcludeerd dat sommige monsters uitzonderlijk weinig koolstof-13 bevatten, en andere juist een overdaad.

Een team van onderzoekers, onder leiding van Frédéric Schmidt van de Universiteit Parijs-Saclay, heeft drie mogelijke verklaringen voor de uitzonderlijk ‘verarmde’ monsters: een kosmische stofwolk, ultraviolette straling die koolstofdioxide afbreekt of ultraviolette afbraak van biologisch geproduceerde methaan.

Moleculaire wolk

Om de paar honderd miljoen jaar trekt ons zonnestelsel door een galactische moleculaire wolk, maar zo’n wolk zet niet veel stof af. Om een laag te kunnen vormen zoals Curiosity die heeft aangetroffen, zou de wolk eerst het klimaat op Mars moeten hebben afgekoeld toen de planeet nog water bevatte, zodat er gletsjers konden ontstaan. Het stof zou zich vervolgens bovenop het ijs hebben verzameld en vervolgens op zijn plek moeten zijn gebleven toen de gletsjers smolten. Zo kan er een laagje koolstof zijn achtergebleven dat weinig C13 bevat, maar het probleem is dat er weinig of geen aanwijzingen zijn dat er ooit gletsjers zijn geweest in de Gale-krater.

Een andere mogelijkheid is dat er in de Marsatmosfeer onder invloed van ultraviolette (zonne)straling koolstofdioxide is omgezet in organische verbindingen zoals formaldehyde. Er zijn onderzoeken die erop wijzen dat dit mogelijk is, maar om dat te kunnen bevestigen of uitsluiten, zal meer experimenteel onderzoek moeten worden gedaan.

De derde mogelijke manier om koolstof-13 verarmde monsters te produceren is biologisch van aard. Op aarde wijst een sterk verarmde C13-signatuur in oud gesteente erop dat er micro-organismen aan het werk zijn geweest. Volgens de onderzoekers zijn er momenteel echter geen bewijzen dat er micro-organismen op het (vroegere) Marsoppervlak hebben geleefd.

Op basis van de beschikbare gegevens durven de onderzoekers dus geen uitsluitsel te geven over de oorsprong van de C13-arme bodemmonsters. Maar hopeloos is de situatie nog niet: Curiosity is nog steeds bezig met het verzamelen en analyseren van bodemmonsters.

Beeld: Artist’s impression van Kasei Valles op Mars, waar gletsjers uitmondden in de vroegere noordelijke oceaan van de planeet. (NASA/USGS/ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum))

Noten

1. Proceedings of the National Academy of Sciences, 17 januari