Penyelidikan Curiosity NASA menemukan karbon yang dapat memberikan petunjuk tentang Mars kuno: studi

Penjelajah Curiosity NASA mendarat di Mars pada 6 Agustus 2012, dan sejak itu Kawah Gale menjelajahi, mengambil sampel, dan mengirimkan hasilnya pulang untuk ditafsirkan oleh para peneliti.

Menganalisis isotop karbon dalam sampel sedimen yang diambil dari enam lokasi yang terpapar, termasuk tebing yang terbuka, membuat para peneliti memiliki tiga penjelasan yang masuk akal untuk asal karbon – debu kosmik, peluruhan ultraviolet karbon dioksida, atau peluruhan ultraviolet dari metana yang diproduksi secara biologis.

“Ketiga skenario ini tidak konvensional, tidak seperti proses yang umum di Bumi,” para peneliti mencatat dalam Prosiding National Academy of Sciences.

Karbon memiliki dua isotop stabil, 12 dan 13. Dengan melihat jumlah masing-masing dalam suatu zat, peneliti dapat mengetahui detail siklus karbon yang terjadi, bahkan jika itu terjadi pada waktu yang sangat lama.

“Jumlah karbon 12 dan karbon 13 di tata surya kita adalah jumlah yang ada saat tata surya terbentuk,” kata Christopher H. House, profesor ilmu bumi di Penn State. “Keduanya hadir dalam segala hal, tetapi karena karbon 12 bereaksi lebih cepat daripada karbon 13, melihat jumlah relatif keduanya dalam sampel dapat mengungkapkan siklus karbon.”

Dipimpin oleh Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan, Curiosity telah menghabiskan sembilan tahun terakhir menjelajahi Kawah Gale yang telah mengungkap lapisan batuan purba. Probe menggali ke permukaan lapisan ini dan mengambil sampel dari lapisan sedimen yang terkubur. Curiosity memanaskan sampel tanpa adanya oksigen untuk memisahkan bahan kimia apa pun. Analisis spektroskopi fraksi karbon tereduksi dari pirolisis ini menunjukkan berbagai jumlah karbon 12 dan karbon 13 tergantung di mana atau kapan sampel asli terbentuk. Beberapa karbon sangat terkuras dalam karbon 13 sementara sampel karbon lainnya diperkaya.

“Sampel yang sangat kekurangan karbon-13 agak mirip dengan sampel dari Australia yang diambil dari sedimen yang berumur 2,7 miliar tahun,” kata House. “Sampel-sampel ini adalah hasil aktivitas biologis ketika metana dikonsumsi oleh lapisan mikroba purba, tetapi kita tidak dapat mengatakannya di Mars karena itu adalah planet yang mungkin terbentuk dari bahan dan proses yang berbeda dari Bumi.”

Untuk menjelaskan sampel yang sangat habis, para peneliti menyarankan tiga kemungkinan – awan debu kosmik, radiasi ultraviolet yang memecah karbon dioksida, atau dekomposisi ultraviolet dari metana yang diproduksi secara biologis.

Menurut House, setiap beberapa ratus juta tahun, Tata Surya melewati awan molekuler galaksi.

“Itu tidak meninggalkan banyak debu,” kata House. “Sulit untuk melihat salah satu dari peristiwa pengendapan ini dalam catatan Bumi.”

Untuk membuat lapisan yang dapat dicicipi Curiosity, awan debu galaksi pertama-tama menurunkan suhu di Mars yang masih mengandung air dan menciptakan gletser. Debu akan mengendap di atas es dan kemudian harus tetap di tempatnya begitu gletser mencair, meninggalkan lapisan kotoran yang termasuk karbon.

Sejauh ini, ada bukti terbatas dari gletser masa lalu di Kawah Gale di Mars. Menurut para peneliti, “Penjelasan ini masuk akal, tetapi membutuhkan penelitian lebih lanjut.”

Penjelasan kedua yang mungkin untuk jumlah karbon-13 yang lebih rendah adalah konversi ultraviolet karbon dioksida menjadi senyawa organik seperti formaldehida.

“Ada makalah yang memprediksi bahwa sinar UV dapat menyebabkan fragmentasi semacam ini,” kata House. “Namun, kami membutuhkan lebih banyak hasil eksperimen yang menunjukkan ukuran fragmentasi ini sehingga kami dapat mengesampingkan atau mengesampingkan penjelasan ini.”

Metode ketiga yang mungkin untuk memproduksi sampel karbon-13 yang terkuras memiliki dasar biologis.

Di Bumi, tanda kuat karbon-13 yang terkuras dari permukaan Paleo menunjukkan mikroba sebelumnya yang mengonsumsi metana yang dihasilkan mikroba. Mars kuno mungkin memiliki gumpalan besar metana yang dilepaskan dari interior Bumi di mana produksi metana sangat menguntungkan. Kemudian, metana yang dilepaskan dapat dikonsumsi oleh mikroba permukaan atau dapat bereaksi dengan sinar ultraviolet dan disimpan langsung di permukaan.

Namun, menurut para peneliti, saat ini tidak ada bukti sedimen dari mikroba permukaan di lanskap Mars masa lalu, sehingga penjelasan biologis yang disorot dalam makalah ini mengandalkan radiasi ultraviolet untuk memposisikan sinyal karbon-13 di Bumi.

“Ketiga kemungkinan menunjukkan siklus karbon yang tidak biasa tidak seperti apa pun di Bumi saat ini,” kata House. “Tetapi kami membutuhkan lebih banyak data untuk mengetahui interpretasi mana yang benar. Akan menyenangkan bagi rover untuk mendeteksi gumpalan metana yang besar dan mengukur isotop karbon dari itu, tetapi sementara ada gumpalan metana, kebanyakan dari mereka berukuran kecil, dan tidak ada rover yang mengambil sampel dari satu yang cukup besar untuk mengukur isotop.”

House juga mencatat bahwa menemukan sisa-sisa lapisan mikroba atau bukti endapan es dapat sedikit memperjelas.

“Kami berhati-hati dalam interpretasi kami, yang merupakan tindakan terbaik ketika mempelajari dunia lain,” kata House.

Curiosity masih mengumpulkan dan menganalisis sampel dan akan kembali ke eksperimen di mana ia menemukan beberapa sampel dalam penelitian ini dalam waktu sekitar satu bulan.

“Penelitian ini telah memenuhi tujuan jangka panjang untuk menjelajahi Mars,” kata House. “Untuk mengukur isotop karbon yang berbeda – salah satu alat geologi terpenting – dari sedimen di dunia lain yang layak huni, dilakukan dengan melihat 9 tahun eksplorasi.”