La qüestió de les biosignatures en les mostres marcianes trameses a la Terra per la NASA Perseverance

Geoquímica: La NASA ha fet avui una conferència de premsa sobre la biosignatura potencial identificada en les mostres marcianes captades pel rover Perseverance i trameses a la Terra. Joel A. Hurowitz és el primer autor d’un article aparegut avui a la revista Nature sobre les associacions minerals i orgàniques promogudes per reaccions redox en aquestes mostres. Perseverance va prendre mostres de roques ígnies i sedimentàries del cràter Jezero. En arribar a Neretva Vallis, en el límit occidental del cràter, Perseverance topà amb la formació Brigth Angel, formada per afloraments de fangolita i conglomerats. Hurowitz et al. fan un repàs geològic, petrogràfic i geoquímic d’aquestes roques, mostrant que la fangolita portadora de carboni orgànic conté fronts de reacció en nòduls submil·limètrics enriquits en minerals de fosfat i sulfur de ferro ferrós. Es tractaria, probablement, de vivianita i greigita. El carboni orgànic present hauria participat en reaccions redox post-deposicionals. Aquestes reaccions tingueren lloc a baixa temperatura. Ara caldrà esperar als resultats de noves anàlisi per determinar l’origen dels minerals i de la matèria orgànica d’aquestes textures.

Hurowitz et al. han identificat processos redox en mostres marcianes analitzades a la Terra

Fer arribar un tros de Mart a la Terra en condicions prístines

La missió NASA Perseverance, del 2020, és la primera dissenyada per retornar a la Terra mostres de roca, regolita i atmosfera per a fer-hi investigacions de laboratori. Concretament, la NASA Perseverance havia d’aterrar al cràter Jezero (llac en serbocroat). L’instrumental científic del rover té la capacitat de caracteritzar roques, textures i biosignatures orgàniques i inorgàniques.

La Perseverance ha estat tres terrenys geològics a Jezero:
- el sòl del cràter, que inclou antics fluxos de lava i cúmuls ignis, que haurien experimentat una alteració aquosa.
- el ventall occidental, una seqüència de roques sedimentàries derivades de fonts màfiques i ultramàfiques i dipositades en un context fluvial-deltaic-lacustre.
- la Unitat Marge, una seqüència de roques amb signatures espectroscòpiques d’oliví i carbonat, entre la vora del cràter i el Ventall Occidental.

Seguint les analogies eslaves, una vall incisa en la vora del cràter Jezero rep el nom de Neretva Vallis. Aquest fou el canal alimentari del Ventall Occidental. La Perseverance explorà inicialment un aflorament brillant del marge nord del Neretva Vallis, que va rebre el nom de ‘Bright Angel’. Les imatges HiRISE de la Perseverance indicaven una estratificació a escala de metres en aquesta formació. Més endavant, la Perseverance explorà estrats exposats en el marge sud del Neretva Vallis, en una àrea denominada ‘Masonic Temple’, de característiques similars a ‘Bright Angel’.

Les dades radar RIMFAX de la Perseverance suggerien que la formació Bright Angel es troba per damunt de la Unitat Marginal.

Les observacions dels afloraments

La formació Bright Angel consisteix en blocs de vora un metre formats per la fractura i meteorització física de l’aflorament. La Perseverance va fer anàlisi a l’espai ‘Beaver Falls’ d’aquesta formació amb els instruments PIXL, SHERLOC, WATSON, SuperCam i Mastcam-Z. S’analitzà una roca que contenia els objectius designats com a ‘Chevaya Falls’, ‘Apollo Temple’ i ‘Sapphire Canyon’. En aquesta roca hi ha capes alternades de vora un centímetre de material recessiu rogenc i material resistent de color més clar. Estratigràficament per sota hi ha l’objectiu designat com a ‘Steamboat Mountain’, de color més fosc.

Les textures macroscòpiques de Bright Angel són diverses i complexes. Hi ha trets nodulars de diversos centímetres. En l’àrea de Masonic Temple hi ha conglomerats representats pels objectius ‘Bass Camp’ i ‘Wallace Butte’.

Relacions petrogràfiques

La major part del volum de la formació Bright Angel consta d’un component de gra fi (30-110 μm), classificat com a fangolita. Els conglomerats de Masonic Temple contenen una matriu de la mateixa fangolita. Aquesta fàcies té colors diversos, del roig al gris clar. El color roig seria degut a una abundància d’ió fèrric (Fe³⁺), més freqüent a Masonic Temple que a Bright Angel. Els espectres NIR indiquen que les roques de la formació Bright Angel són feblement hidratades.

L’instrument SHERLOC detectà matèria orgànica als objectius de Bright Angel, però no pas a Masonic Temple.

Les anàlisis elementals per fluorescència de raigs X de PIXL indiquen que la formació Bright Angel és rica en SiO₂, Al₂O₃ i FeO, i pobre en MgO i MnO. Els pics de difracció en vetes de sulfat de calci i nòduls suggereixen la presència de bassanita, indicativa d’una precipitació i deshidratació de guix en un context de baixa temperatura.

Origen i context de la deposició

La formació de Bright Angel seria fangolita dipositada des d’una suspensió. L’enriquiment en Si, Al i Fe³⁺ respondria una meteorització química i oxidant. Cal pensar en un procés de meteorització, erosió, transport i deposició des de l’aigua.

Nòduls i fronts de reacció

En la fangolita de Bright Angel apareixen masses irregulars de 100-200 μm, com si fossin llavors de rosella. Són de color fosc, entre blau i verd. Aquestes masses són riques en Fe, P i Zn. Hurowitz et al. pensen que serien acumulacions de vivianita (Fe²⁺₃(PO₄)₂·8H₂O) o un mneral semblant. S’haurien format per processos químics posteriors a la deposició de la fangolita, tractant-se doncs de nòduls autogènics.

També serien nòduls autogènics les ‘taques de leopard’ de 0,2 a 1 mm de diàmetre. Serien igualment un front de reacció in situ.

Les vores del front de reacció són enriquides en Fe, P i Zn. També hi ha detecció de Cu. Hurowitz et al. pensen que es tractaria de greigita (Fe³⁺₂Fe²⁺S₄).

Hi ha una correlació entre l’abundància de vivianita+greigita i la presència de matèria orgànica.

El mecanisme de la reacció

En aquests fronts de reacció hi hauria generació de ferro i sofre reduïts, que haurien estat mobilitzats i precipitats en el sediment. La formació de la vivianita podria relacionar-se amb l’oxidació de matèria orgànica acoblada a la dissolució reductiva de Fe³⁺.

La hipòtesi nul·la és pensar que reaccions abiòtiques en un context de baixa temperatura produïren Fe ferrós i S reduït, concentrant-los en nòduls autogènics i fronts de reacció. Compostos orgànics d’origen abiòtic poden promoure aquestes reaccions a partir de 10 °C.

Però la hipòtesi nul·la té el problema de la suma de requeriments exigits, i no pas tots semblen complir-se. Així apareix la hipòtesi alternativa biològica. A la Terra processos semblants són mediats per microorganismes reductors del sulfat. Hom ha identificat a la Terra en roques precambrianes ‘taques de reducció’ que són atribuïdes a microorganismes.

El metabolisme al darrera de les ‘taques de reducció’ seria l’oxidació de matèria orgànica acoblada a la reducció de Fe i S, i la consegüent precipitació de fosfats i sulfurs. El ferro i el sofre oxidats eren els acceptors terminals d’electrons. És un metabolisme heteròtrof, en el sentit que consum matèria orgànica.

Horowitz et al. consideren que les característiques químiques i minerals i les textures de la formació Bright Angel serien ‘biosignatures potencials’. El mot ‘potencial’ deixa oberta l’alternativa entre processos inanimats i biològics.

Encara hi ha pendent l’anàlisi de l’objectiu Sapphire Canyon, que pot ajudar a destriar entre el procés abiòtic o biològic.

Lligams:

- Redox-driven mineral and organic associations in Jezero Crater, Mars. Joel A. Hurowitz, M. M. Tice, A. C. Allwood, M. L. Cable, K. P. Hand, A. E. Murphy, K. Uckert, J. F. Bell III, T. Bosak, A. P. Broz, E. Clavé, A. Cousin, S. Davidoff, E. Dehouck, K. A. Farley, S. Gupta, S.-E. Hamran, K. Hickman-Lewis, J. R. Johnson, A. J. Jones, M. W. M. Jones, P. S. Jørgensen, L. C. Kah, H. Kalucha, T. V. Kizovski, D. A. Klevang, Y. Liu, F. M. McCubbin, E. L. Moreland, G. Paar, D. A. Paige, A. C. Pascuzzo, M. S. Rice, M. E. Schmidt, K. L. Siebach, S. Siljeström, J. I. Simon, K. M. Stack, A. Steele, N. J. Tosca, A. H. Treiman, S. J. VanBommel, L. A. Wade, B. P. Weiss, R. C. Wiens, K. H. Williford, R. Barnes, P. A. Barr, A. Bechtold, P. Beck, K. Benzerara, S. Bernard, O. Beyssac, R. Bhartia, A. J. Brown, G. Caravaca, E. L. Cardarelli, E. A. Cloutis, A. G. Fairén, D. T. Flannery, T. Fornaro, T. Fouchet, B. Garczynski, F. Goméz, E. M. Hausrath, C. M. Heirwegh, C. D. K. Herd, J. E. Huggett, J. L. Jørgensen, S. W. Lee, A. Y. Li, J. N. Maki, L. Mandon, N. Mangold, J. A. Manrique, J. Martínez-Frías, J. I. Núñez, L. P. O’Neil, B. J. Orenstein, N. Phelan, C. Quantin-Nataf, P. Russell, M. D. Schulte, E. Scheller, S. Sharma, D. L. Shuster, A. Srivastava, B. V. Wogsland & Z. U. Wolf. Nature 645: 332-340 (2025)

- NASA Says Mars Rover Discovered Potential Biosignature Last Year (comunicat de la NASA).

- Alguns comentaris sobre la missió Perseverance en aquest blog.

Un antic sistema deltaic al cràter de Jezero visitat per la NASA Perseverance

Paleohidrologia marciana: Si el cràter Jezero fou triat com a objectiu per a la missió NASA Perseverance fou pel seu aspecte d'antic llac (el mot Jezero vol dir llac en serbocroata). Les imatges des dels satèl·lits artificials marcians indicaven a l'oest del cràter, en connexió amb la Vall del Neretva (un altre referent toponímic serbocroata en terres marcianes), una formació sedimentària en forma de bànol que recordava justament una formació deltaica. Des del febrer del 2021, la NASA Perseverance és en el terreny, i N. Mangold et al. presenten aquesta setmana un article a la revista Science en el qual analitzen imatges preses per aquest ròver en els primers tres mesos de la missió. La missió des del sòl permet accedir a estrats invisibles des de l'òrbita marciana, que indiquen efectivament que es tracta d'una formació deltaica, amb avançament cap al llac de sediments. Si els estrats més profunds s'haurien acumulat en un procés hidrològic gradual, els estrats superiors s'haurien dipositat arran d'inundacions episòdiques puntuals molt més enèrgiques. Així és com queda registrada la transició d'una situació d'activitat hidrològica en un ambient lacustre persistent a una marcada per intensos fluxos fluvials de curta durada.

Mapa del paleollac de Jezero a Mart en temps de la deposició del sediment Kodiak. L'estimació de Mangold et al. de l'abast del llac és inferior a la de Goudge et al. (2015)

Paleohidrologia marciana

Mart és ara un planeta fred i hiperàrid, sense aigua líquida estable en la seva superfície (per raons de temperatura i de pressió atmosfèriques). Però les imatges que satèl·lits i ròvers ens envien indiquen un planeta més càlid i més humit en el passat: hi ha xarxes de valls, bànols sedimentaris, antics llacs fluvials.

En el cràter Jezero trobem dues formacions d'aspecte deltaic, una a l'oest i una altra al nord. Hom suposa que daten de fa 3600-3800 milions d'anys, en la transició entre el Noaquià tardà i l'Hesperià primerenc.

Kodiak

Estratigrafia del turó Kodiak

El turó Kodiak és allò que els geòlegs anomenen un "butte", un turó aïllat amb un cim aplanat. Es troba a un 1 km al sud del principal dipòsit deltaic. Mangold et al. el consideren un romanent d'un dipòsit abans més extens. Processos erosius haurien aïllat Kodiak. L'erosió, d'altra banda, permet fer una estratigrafia dels sediments que integren Kodiak. En total s'hi distingeixen cinc cossos estratigràfics de baix a dalt:
- k1 té un gruix de 17 metres i una extensió horitzontal de 70. Es tractaria d'un gres amb còdols escampats.
- k2 té un gruix de 3 metres.
- k3 té un gruix de 13 metres. La part de baix consistiria en gres o fangolita, amb còdols o blocs aïllats (els més grans dels quals fan 40 cm de diàmetre).
- k4 té un gruix de 10 metres.
- k5 trunca erosivament k4. Consisteix en conglomerats desordenats, amb blocs que fan fins a 1,5 metres de llargada.

Les unitats k1-k4 rpresentaria una deposició deltaica en pendent, amb formació de dunes. La presència de còdols i blocs en aquestes unitats descartaria que fossin dunes merament eòliques. Tot sembla indicar que es formaren en el context d'un delta lacustre, exposat a nivells fluctuants d'aigua.

En l'època de formació de Kodiak, el cràter Jezero contenia un llac tancat i amb una tendència secular a davallar de nivell.

El delta occidental de Jezero

El límit escarpat de l'antic delta occidental de Jezero

Les imatges de NASA Perseveran del front erosiu de la cara sud-oriental de l'antic delta occidental de Jezero indiquen tres cossos sedimentaris:
- a1: presenta un gruix de 7 metres, integrat per estrats tabulars de 10-30 cm de gruix cadascun
- a2: té un gruix que va d'1 metre en la zona nord a 9 metres en la zona sud. Consisteix en conglomerats desordenats de còdols i blocs.
- a3: té un gruix de fins a 10 metres. Conté còdols i blocs més fins que a2.

L'evolució hidrològica de Jezero

El llac marcià del cràter Jezero era un sistema tancat, sense sortides, però amb entrades. En aquestes entrades s'hi formaven dipòsits deltaics. El nivell d'aigua fluctuà durant tot el període, però cap al final aquestes fluctuacions es feren més notables. Al final del període la vida del llac era marcada per episodis d'inundació d'intensitat variable, que queden representats per les unitats a2 i k5. El cabal transportat per Neretva Vallis durant aquestes inundacions anava de 70 a 3.000 metres cúbics per segon. Quines eren les causes d'aquestes inundacions? Mangold et al. postulen pluges intenses, episodis de fosa de neu (arran d'escalfaments vulcànics o per impacte d'asteroides, etc.) o descàrregues procedents de glaceres.

Lligams:

- Perseverance rover reveals an ancient delta-lake system and flood deposits at Jezero crater, Mars. N. Mangold, S. Gupta, O. Gasnault, G. Dromart, J. D. Tarnas, S. F. Sholes, B. Horgan, C. Quantin-Nataf, A. J. Brown, S. Le Mouélic, R. A. Yingst, J. F. Bell, O. Beyssac, T. Bosak, F. Calef III, B. L. Ehlmann, K. A. Farley, J. P. Grotzinger, K. Hickman-Lewis, S. Holm-Alwmark, L. C. Kah, J. Martinez-Frias, S. M. McLennan, S. Maurice, J. I. Nuñez, A. M. Ollila, P. Pilleri, J. W. Rice Jr, M. Rice, J. I. Simon, D. L. Shuster, K. M. Stack, V. Z. Sun, A. H. Treiman, B. P. Weiss, R. C. Wiens, A. J. Williams, N. R. Williams, K. H. Williford. Science (2021)

- NASA’s Perseverance Sheds More Light on Jezero Crater’s Watery Past, comunicat de premsa de la NASA

- Pàgina web de MARS 2020 Mission, en el marc de la qual s'hi troba el rover Perseverance.

Tres missions que arriben a Mart: Hope Orbiter, Tianwen-1 i Perseverance.

El 9 de febrer arribava a l’òrbita marciana la Missió Emiratí a Mart, integrada pel vehicle orbital Esperança (مسبار الأمل). L’endemà ho feia Tianwen-1 (天问), missió xinesa que inclou un vehicle orbital, una estació de superfície i un vehicle de superfície. La tercera missió és la Mars 2020 de la NASA, que inclou un vehicle de superfície Perseverance i un helicòpter Ingenuity.

Probe, un satèl·lit meteorològic per a Mart

Operada des del Centre Espacial Mohammed bin Rashid la Emirates Mars Mission fou llençada el 19 de juliol del 2020 des del cosmòdrom de Tanegashima, al Japó. El 9 de febrer del 2021 s’inseria en òrbita marciana. El satèl·lit Hope orbita Mart amb un període de 55 hores, en el curs de les quals assoleix una altitud màxima de 43.000 km i una de mínima de 20.000 km.

Hope integra tres instruments principals:
- EXI (Emirates eXploration Imager).
- EMIRS (Emirates Mars InfraRed Spectrometer).
- EMUS (Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer).

En certa forma, Hope és el primer satèl·lit meteorològic digne d’aquest nom. Seguirà la meteorologia marciana als seus ritmes diari i anual, amb especial atenció a fenòmens com les tempestes de sorra.

Tianwen-1: cinc qüestions per a Mart

Tianwen-1 és una missió operada per l’Administració Espacial Nacional Xinesa (CNSA). Fou llançada el 23 de juliol del 2020 des de Wenchang. El 10 de febrer s’inseria en òrbita de Mart. Amb una altitud mitjana de 400 km, una de les tasques és trobar un lloc adient a la Plana d’Utopia, perquè en el mes de maig s’hi dipositi el mòdul d’aterratge. Del mòdul d’aterratge emergirà un rover.

Així doncs, Tianwen-1 és una missió triple, amb component orbital, superficial estacional i superficial mòbil. Els cinc objectius de la missió són:
1) Estudi de la geologia morfològica de Mart, a través de les càmeres del mòdul orbital.
2) Estudi de les característiques de la superfície i de la subsuperfície, a través dels radars del mòdul orbital i del rover.
3) Estudi de les roques i de la seva composició mineral i elemental, a través dels espectròmetres del mòdul orbital i del rover.
4) Estudi de la ionosfera i de l’atmosfera, a través dels detectors de partícules del mòdul orbital i dels instruments de l’estació de superfície i del rover.
5) Estudi del camp magnètic i del camp gravitatori de Mart, a través dels magnetòmetres i radars del mòdul orbital i del rover.

Mars 2020: Perseverance i Ingenuity

Representació del rover Perseverance i, davant seu, de l’helicòpter Ingenuity

La missió Mars 2020 de la NASA i del JPL fou llençada el 30 de juliol del 2020. Avui ha tingut lloc l’aterratge al cràter Jezero.

Perseverance incorpora 19 càmeres i 2 micròfons, així com tot un equipament per a la presa de mostres geològiques. Com indica el nom de l’indret, Jezero fou en el seu temps un llac, i d’ací l’interès especial d’aquesta exploració.

Lligams

- Emirates Mars Mission “Hope Probe”.

- NASA Mars 2020 Mission.

La Perseverance inicia la producció d’oxigen a Mart

Química: Mentre l’atenció mediàtica sobre el cràter Jezero se centra en l’helicòpter Ingenuity, que ja ha fet la segona volada, no volem passar per alt que, a pocs metres de distància, en el ròver Perseverance ha començat l’experiment d’utilització de recursos in-situ per a la producció d’oxigen (MOXIE). Concretament, l’instrument MOXIE ha aconseguit la producció d’oxigen molecular (O₂) a partir de la reducció de diòxid de carboni (CO₂) atmosfèric en monòxid de carboni (CO). En el decurs d’una hora ha aconseguit extraure 5,37 grams d’O₂, una xifra aparentment modesta (correspon al consum d’oxigen d’una persona en 10 minuts), però que té un considerable impacte simbòlic per a futures missions de retorn de mostres o, fins i tot, d’estacions tripulades.

Imatge dels components del Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE)

L’instrument MOXIE

L’instrument MOXIE (Experiment d’Utilització de Recurs In-Situ per generar oxigen a Mart) és un dels elements científics del ròver de la NASA Perseverance. Ha estat impulsat per la Direcció de Missions Tecnològiques de l’Espai (STMD) i per la Direcció de Missions d’Exploració i Operacions Humanes (HEOMD) de la NASA. L’investigador principal de MOXIE és Michael Hecht, de l’Observatori Haystack del MIT.

MOXIE té un massa de 15 kg, i unes dimensions de 24 x 24 x 31 cm. El seu consum de potència és de 300 W.

MOXIE vol demostrar la tecnologia de conversió del diòxid de carboni atmosfèric (que suposa el 94,9% del volum de la tènue atmosfera marciana) en oxigen molecular. Concretament, la reacció global és 2 CO₂ → 2 CO + O₂.

El procés de conversió té lloc a altes temperatures (1070 K). Això exigeix, d’una banda, una font de calor. De l’altra banda, cal que MOXIE incorpori materials resistents a altes temperatures, com un aliatge de níquel i un aerogel de baix pes específic. Finalment, és necessari garantir que aquesta calor no irradiï a altres parts del ròver Perseverance, i per això MOXIE té una recoberta exterior fina d’or, que reflecteix la radiació calorífica (infraroja).

El test del 20 d’abril del 2021

La primera prova del MOXIE tingué lloc en el sol 60 de la missió, corresponent al 20 d’abril del 2021. Després d’un escalfament de dues hores i dos quarts, es va fer, durant una hora de producció, un total de 5,37 grams d’O₂.

En el proper any marcià, MOXIE realitzarà un mínim de nou proves addicional de producció d’oxigen. Durant la primera fase, caldrà comprovar i caracteritzar el funcionament de l’instrument. En la segona fase es determinarà l’impacte de factors ambientals (hora del dia, estació de l’any) en la producció d’oxigen. En la tercera fase es s’estudiarà l’impacte de factors intents, com la temperatura de reacció.

La producció d’oxigen a Mart en futures missions

Generar, aïllar i emmagatzemat oxigen diatòmic a Mart serà un component necessari per a futures missions. L’oxigen líquid generat serà el comburent per a coets que escapin del camp gravitatori de Mart (tripulats o no). A més, l’oxigen és un nutrient imprescindible per a missions tripulades en la superfície marciana.

Per exemple, una missió tripulada a Mart integrada per quatre cosmonautes necessitaria 1 tona mètrica d’O₂ cada any per a les seves necessitats respiratòries. Però la quantitat necessària d’oxigen per fer el llançament del coet que els retornaria a la Terra seria 25 vegades superior a aquesta xifra. De fet, caldria més massa d’oxigen com a comburent (25 tones) que no pas massa de combustible (7 tones). Produir tot aquest oxigen a Mart estalviaria la càrrega del llançament de la Terra. Per comptes de carregar-hi 25 tones d’oxigen, n’hi hauria prou de carregar-hi un conversor d’oxigen d’1 tona de massa.

El conversor d’oxigen produeix monòxid de carboni com a subproducte. Si bé en el disseny de MOXIE, el CO és abocat amb el CO₂ sobrant, també se’l podria reaprofitar com a combustible directament, o bé utilitzar-lo per a la producció d’un combustible encara més eficient, el metà (CH₄). Una altra aplicació del conversor d’oxigen seria la producció d’aigua, en la que caldria també una font d’hidrogen.

En tot cas, es pot dir que MOXIE és la primera demostració d’una utilització de recurs in-situ (en aquest cas, l’atmosfera marciana).

Lligams:

- NASA's Perseverance Mars Rover Extracts First Oxygen From Red Planet, comunicat de premsa de la NASA.

Les associacions organo-minerals de la superfície marciana: dades de la NASA Perseverance al cràter Jezero

Des de febrer del 2021, la missió de la NASA Mars 2020 explora el cràter Jezero amb un rover, Perseverance, i un helicòpter, Ingenuity. Ara la revista Nature publica un article, amb l’astrobiòloga Sunanda Sharma com a primera autora, en el que es reporta la detecció d’espectres Raman i de fluorescència compatibles amb diverses espècies de molècules orgàniques aromàtiques en les formacions Máaz i Séítah del cràter Jezero. Aquests senyals de fluorescència es troben associats amb minerals de diferent manera. No fa gaires dècades, hom assumia que la matèria orgànica de la superfície marciana seria gairebé inexistent degut a l’acció destructiva de la radiació ultraviolada i altres radiacions ionitzants. Més endavant hom descrigué la presència de molècules orgàniques en meteorits marcians presents a la Terra, així com en espècimens procedents del cràter Gale. Sharma et al. ens presenten ara una diversitat de molècules aromàtiques, que persisteixen malgrat les condicions de la superfície marciana. És possible que aquestes molècules siguin protegides per la seva associació amb minerals. Val a dir que els minerals associats a aquestes signatures són vinculats a processos aquosos. Descriure els processos de síntesi, transport o preservació d’aquesta matèria orgànica, és a dir del cicle del carboni a Mart, és una de les finalitats de la missió NASA Mars 2020 i de l’instrument Sherloc.

Associacions entre lectures de fluorescència i imatges de mineral de les roques Bellegarde i Quartier

La matèria orgànica marciana

La matèria orgànica és la basada en els enllaços tetravalents de carboni, en els esquelets d’hidrocarburs. Etimològicament, el nom d’orgànic fa referència al fet que aquesta és la matèria dels organismes vius, però ara és obvi que la immensa majoria de la matèria orgànica de l’univers no té res a veure amb la vida, ni com a matèria orgànica viva ni com a matèria orgànica morta. La matèria orgànica, així doncs, és considerada més com una base per a la vida i no pas exclusivament com el seu resultat o la seva encarnació material.

La detecció de matèria orgànica en mostres procedents de la superfície marciana, no obstant, no deixa de ser una notícia si atenem al fet que les condicions ambientals d’aquell planeta són destructives per a ella. Així doncs, si hi ha matèria orgànica és perquè hi ha processos que la generen, la hi transporten o la hi preserven. Entre els processos abiòtics de generació de matèria orgànica hi ha les interaccions entre aigua i roca o la reducció electroquímica de diòxid de carboni. També s’ha postulat una aportació exògena procedent de la pols interplanetària o dels impactes de meteorits. També hem de recordar que l’experiment de la Viking de 1976 no tan sols no excloïa la possibilitat de formes de vida actuals sinó que, segons com ho interpretem, les assenyalava.

La missió de la NASA Mars 2020 és dotada de l’instrument SHERLOC (amb el bacònim de “Scanning Habitable Environments with Raman and Luminiscence for Organics and Chemicals), que vol inspeccionar Mart a la recerca de compostos orgànics i la seva associació precisa amb minerals i textures.

El vehicle central de la NASA Mars 2020 és el ròver Perseverance. Aquest vehicle és capaç de realitzar mesures in situ, però també de recollir mostres que puguin ser trameses eventualment cap a la Terra. La Mars 2020 aterrà al cràter Jezero, que com el seu nom en croat indica, és un antic llac. En la superfície de Jezero trobem carbonats, argiles i sulfats. En la primera campanya de la missió de la Perseverance han estat explorades dues formacions, Máaz i Séítah. Mááz és una formació màfica rica en piroxè i plagioclasa. Séítah és una formació ultramàfica rica en oliví. L’instrument SHERLOC ha observat tres superfícies rocoses originals de Máaz, i set superfícies recentment abrasades de Máaz i Séítah. Aquesta abrasió consisteix en retirar-hi la capa exterior de roca, és a dir la part meteoritzada i coberta de pols, de forma que s’hi genera un forat cilíndric de 45 mm de diàmetre i d’una fondària de 8 a 10 mm.

SHERLOC combina un espectròmetre Raman i de fluorescència de l’ultraviolat profund per rastrejar la distribució de molècules orgàniques i minerals en superfície rocoses amb una resolució de 0,1 mm. La càmera WATSON ofereix imatges de color que donen un context espacial més ample.

Quatre grups de senyals de fluorescència

En els 10 objectes observats per SHERLOC s’han detectat senyals de fluorescència. Aquests es poden classificar en quatre grups:
- Grup 1: el senyal és un doblet a 303 nm i 325 nm de longitud d’ona.
- Grup 2: el senyal és una sola banda àmplia entre 335 nm i 350 nm.
- Grup 3: el senyal és una sola banda àmplia entre 270 nm i 295 nm.
- Grup 4: el senyal és un parell de bandes, a 290 nm i a 330 nm.

Aquests senyals són consistents amb l’emissió d’hidrocarburs aromàtics mono- o policíclics. De tota manera, Sharma et al. admeten que també podrien derivar d’una luminiscència no-orgànica (p.ex. de Ce³⁺).

L’objectiu Bellegarde presenta fluorescència del grup 1. Aquest objectiu es troba en la roca Rochette, de la formació Máaz. La fluorescència s’associa a cristalls blancs que són probablement sulfat de calci hidratat.

L’objectiu Quartier presenta fluorescència del grup 1. Aquest objectiu es troba en la roca Issole, de la formació Séítah. La fluorescència s’associa a cristalls blancs, que serien una barreja de sulfats (càlcic i magnèsic), amb diferents estats d’hidratació. El senyal de fluorescència fou confirmat per la Perseverance amb una segona observació obtinguda onze dies més tard de la primera.

La fluorescència més habitual és la de Grup 2. Aquesta s’ha detectat en tots els objectius estudiats. En la majoria de casos es troba en els límits entre grans, o ben a prop. S’associa a un ventall de minerals: carbonats, fosfats, sulfats, silicats i, en menor mesura, perclorats. Si en la formació Máaz, la fluorescència de Grup 2 s’associa amb piroxè, en el cas de la formació Séítah, ho fa amb oliví.

El Grup 3 s’ha observat en tres perforacions d’objectius (Guillaumes, Bellegarde, Alfalfa) i en un objectiu originari (Foux). Se l’ha trobada associada amb silicats i carbonats. El senyal ees correspondria a un únic compost aromàtic, com ara el benzè.

El Grup 4 s’ha observat en dos objectius, Guillaumes i Garde. El senyal s’associa amb espais intragranulars. La font serien compostos aromàtics d’un o de dos anells.

L’abundància de matèria orgànica en la superfície del cràter Jezero

Sharma et al. estimen que l’abundància de matèria orgànica en la formació Séítah seria de 2 ppm. En la formació Máaz aquesta xifra puja a 20 ppm.

La diferència de concentracions podria explicar-se per la història diferent de totes dus formacions. La formació Máaz seria una roca basàltica alterada hídricament. La formació Séítah seria un cumulat d’oliví alterat per fluids, però on l’exposició a l’aigua fou relativament menor. Cal pensar doncs que foren processos hídrics els qui actuen de manera diferenciada entre les dues formacions.

Els senyals del Grup 1 semblen compatibles amb una síntesi abiòtica en medi aquós de matèria orgànica. La reducció electroquímica de CO₂ dissolt en aigua hauria donat lloc a compostos orgànics aromàtics que haurien estat preservats durant eres geològiques en una matriu cristal·lina de sulfats i d’altres minerals.

Lligams:

- Diverse organic-mineral associations in Jezero crater, Mars. Sunanda Sharma, Ryan D. Roppel, Ashley E. Murphy, Luther W. Beegle, Rohit Bhartia, Andrew Steele, Joseph Razzell Hollis, Sandra Siljeström, Francis M. McCubbin, Sanford A. Asher, William J. Abbey, Abigail C. Allwood, Eve L. Berger, Benjamin L. Bleefeld, Aaron S. Burton, Sergei V. Bykov, Emily L. Cardarelli, Pamela G. Conrad, Andrea Corpolongo, Andrew D. Czaja, Lauren P. DeFlores, Kenneth Edgett, Kenneth A. Farley, Teresa Fornaro, Allison C. Fox, Marc D. Fries, David Harker, Keyron Hickman-Lewis, Joshua Huggett, Samara Imbeah, Ryan S. Jakubek, Linda C. Kah, Carina Lee, Yang Liu, Angela Magee, Michelle Minitti, Kelsey R. Moore, Alyssa Pascuzzo, Carolina Rodriguez Sanchez-Vahamonde, Eva L. Scheller, Svetlana Shkolyar, Kathryn M. Stack, Kim Steadman, Michael Tuite, Kyle Uckert, Alyssa Werynski, Roger C. Wiens, Amy J. Williams, Katherine Winchell, Megan R. Kennedy & Anastasia Yanchilina. Nature (2023).

- Un antic sistema deltaic al cràter de Jezero visitat per la NASA Perseverance (octubre del 2021).

Ingenuity fa el primer vol

Avui 19 d’abril del 2021 a les 7.30UTC, l’helicòpter Ingenuity ha fet el seu primer vol a Mart. Han estat poc més de 39 segons, i s’ha alçat a uns 3 metres de la superfície, però sens dubte ha fet història, com el primer enginy d’origen terrestre de fer un vol atmosfèric a motor en un astre diferent de la Terra.

Ingenuity ha fotografiat la seva pròpia ombra projectada damunt del sòl marcià

El repte de la Ingenuity no era menor. Tot i que la gravetat de Mart és d’un terç de la Terra, la densitat atmosfèrica a la superfície és 100 vegades inferior, de tal manera que enlairar-se des de la superfície marciana és equivalent a volar a 30 km per damunt de la superfície terrestre (on no ha volat pas encara cap helicòpter).

L’helicòpter Ingenuity fa part de la missió Mars Perseverance de la NASA, llençada des de Cap Canaveral el 30 de juliol del 2020. El 18 de febrer del 2021 la Mars Perseverance aterrava a la pista Octavia E. Butler del cràter Jezero (a una latitud 18ºN). El 21 de març del 2021 es desprenia la coberta que havia protegit l’Ingenuity durant el viatge. El 3 d’abril l’Ingenuity era desplegat a la superfície, i el rover Perseverance se n’apartava per deixar-li espai. El dia 8 es va fer la primera prova de rotor. La segona prova del dia 9 obligà a una sèrie de correccions, que avui han resultat profitoses.

Lligams:

- NASA's Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight, notícia a Mars.Nasa.Gov.