Marsgesteente met ‘luipaardvlekken’ is mogelijk bewijs van buitenaards leven

Beeld: NASA's Perseverance Marsrover nam deze 'selfie' op 23 juli 2024. Links van de rover, in het midden van de foto, is een rots te zien met de bijnaam 'Cheyava Falls'. Die rots bevat microbiële fossielen.

In een droge riviervallei op Mars heeft NASA’s Marsrover Perseverance misschien eindelijk gevonden waar hij voor bedoeld was: bewijs van buitenaards leven. En daarbij komt ook meteen een groots en moeilijk plan van NASA aan te pas: materiaal van de Rode Planeet naar de aarde brengen.

Ook al gaat het om een bescheiden rots, het is anders dan alle andere die eerder op Mars zijn gezien. De rots, die de naam ‘Cheyava Falls’ heeft gekregen, is een uitsteeksel van moddersteen, ter grootte van een salontafel en in de vorm van een pijlpunt. Maar de meest opvallende visuele kenmerken zijn de rood- en witachtige strepen - de eerste zijn gespikkeld met donkeromrande, lichtgekleurde vlekken die lijken op de vlekken van een luipaard. De rode kleur komt waarschijnlijk van het ijzermineraal hematiet. Onderzoek van de rover heeft aangetoond dat de witachtige strepen aders van door water afgezet calciumsulfaat zijn en dat de donkere randen moleculen van ijzerfosfaat bevatten. Dat is potentieel ‘voedsel’ voor hongerige, ondergrondse microben.

Dat onderzoek laat ook zien dat de rots organische verbindingen bevat: de op koolstof gebaseerde moleculen die bouwstenen zijn van het leven zoals wij dat kennen. Dit is een zeldzame vondst voor de rover, die sinds zijn landing in februari 2021 het gebied in en rond de Jezero-krater aan het verkennen is. Zijn voorloper, de Curiosity-rover, heeft zulke organische stoffen al gevonden in een ander gebied.

Al die gegevens van Perseverance laten niet alleen zien dat er lang geleden water sijpelde door de Cheyava Falls-rots, maar ook dat het moddergesteente ooit andere omstandigheden heeft gekend, mogelijk met microbieel leven. In hematiethoudende sedimentaire gesteenten op aarde kunnen chemische reacties soortgelijke bleke, geringde vlekken creëren. Die reacties maken energie vrij die eencellige organismen in het gesteente in leven kan houden.

Dat was meer dan genoeg voor het Perseverance-team om de rover het bevel te geven om een deel van het gesteente uit te boren en op te slaan. Zo kan een deel van het gesteente door toekomstige missies worden opgehaald en naar de aarde worden gebracht. Dat plan, Mars Sample Return (MSR) genaamd, is een samenwerking tussen NASA en het Europees Ruimteagentschap (ESA). Het wordt beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL), dat ook Perseverance heeft gebouwd en beheert. Maar door grote vertragingen en hoge budgetoverschrijdingen is het project in onzekerheid geraakt. MSR wordt momenteel opnieuw opgestart om een snellere en goedkopere manier te vinden om de waardevolle monsters van Perseverance terug naar de aarde te brengen.

Hoe kregen de rotsen hun luipaardprint?

De Cheyava Falls-rots kan zich in eerste instantie hebben gevormd uit gecementeerde modder op de rivierbedding. De opvallende calciumsulfaat-aders werden later gevormd door mineraalrijke vloeistoffen die door scheuren in het gesteente sijpelden. Maar dit eenvoudige scenario wordt bemoeilijkt door iets anders dat Perseverance in de aderen van het gesteente heeft ontdekt: minuscule kristallen van olivijn, een groenachtig mineraal dat uit magma wordt gevormd. De aanwezigheid van het mineraal in de aderen kan betekenen dat zowel het olivijn als het sulfaat in het gesteente zijn getransporteerd door onherbergzaam hete waterstromen. In dat geval zijn de luipaardvlekken gevormd door puur chemische reacties bij hoge temperatuur, waar dus geen leven bij betrokken was.

‘Het gesteente boven en ten noorden van de Cheyava Falls-rots, geïdentificeerd als de ‘margin unit’, is heel anders en verrijkt met olivijn,’ zegt Katie Stack Morgan, plaatsvervangend projectwetenschapper voor Perseverance bij JPL. ‘Het olivijn dat we zien in de aderen kan verband houden met de verplaatsing van de nabijgelegen olivijnrijke gesteentes.’

Eerdere waarnemingen van Perseverance toonden aan dat blootgesteld gesteente beneden de Cheyava Falls-rots zeer vergelijkbaar is in samenstelling, zelfs inclusief organische stoffen en kleine, donkere clusters van mineralen, zegt Stack Morgan. Maar geen enkel ander onderzocht gesteente vertoont de kenmerkende luipaardvlekken.

De ‘luipaardvlekken’ op de Cheyava Falls-rots. Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Ondanks deze duistere oorsprong vertonen de vlekken van de Cheyava Falls-rots onmiskenbaar een griezelige gelijkenis met structuren die, wanneer ze worden aangetroffen in gesteente diep uit de aarde. Meestal worden die zogenaamde biosignaturen beschouwd als teken van leven. Technisch worden deze structuren ‘reductiesferoïden’ genoemd. Ze worden meestal gevormd door organisch materiaal dat is ingesloten in sedimentair gesteente dat rijk is aan geoxideerd of verroest ijzer, wat het gesteente een rode kleur geeft. Stromend water kan bepaalde reacties tussen het organisch materiaal en het omringende gesteente bevorderen waarbij het geoxideerde ijzer wordt gereduceerd door elektronen af te staan en wit wordt. Microben in het gesteente kunnen dit proces versterken en er hun voordeel mee doen door de stroom van voedende elektronen te gebruiken als brandstof voor hun stofwisseling. Het uiteindelijke resultaat is een bleke bol van gereduceerd ijzer, doorspekt met andere sporenmetalen en mogelijk microbiële microfossielen.

‘Het is veelzeggend dat die reductiesferoïden waarschijnlijk de enige biosignaturen zijn voor microbieel leven onder de grond die je met je eigen ogen of met de camera's van onze Marsrover zou kunnen zien,’ zegt David Flannery, astrobioloog en lid van het Perseverance wetenschapsteam van de Australische Queensland University of Technology. Maar omdat deze structuren ook kunnen ontstaan door puur chemische processen, vormen ze geen ijzersterk bewijs voor leven in het verleden - vooral niet als ze op afstand worden bestudeerd door een robot op een buitenaardse wereld die miljoenen en miljoenen kilometers verderop ligt.

Naar huis

Hoewel de Cheyava Falls-rots nog lang geen bewijs zijn voor leven op Mars, is het voor de wetenschappers die staan te popelen om het in nog meer detail te bestuderen, het op één na beste: het meest veelbelovende gesteente dat tot nu toe is gevonden voor de mogelijke ontdekking van gefossiliseerde Marsbewoners.

‘Het is zeker spannend,’ zegt Caleb Scharf, senior wetenschapper voor astrobiologie bij NASA's Ames Research Center, die geen deel uitmaakt van het Perseverance-team. ‘De ontdekking van de Cheyava Falls-rots is een van de betere argumenten om monsters van Mars terug te sturen.’

‘We hebben die rots bestraald met lasers en röntgenstraling en hem letterlijk dag en nacht in beeld gebracht vanuit zowat elke denkbare hoek,’ zei Farley in de recente verklaring van NASA. ‘Wetenschappelijk gezien heeft Perseverance niets meer te geven. Om volledig te begrijpen wat er miljarden jaren geleden echt is gebeurd in die Marsvallei bij de Jezero-krater, zouden we het monster van de Cheyava Falls-rots terug naar de aarde willen brengen, zodat het kan worden bestudeerd met de krachtige instrumenten die in laboratoria beschikbaar zijn.’

Die krachtige instrumenten, zegt Stack Morgan, zijn onder andere omvangrijke, gevoelige elektronenmicroscopen en massaspectrometers, die niet geschikt zijn om in een interplanetaire robot te stoppen. Zulke apparatuur zou het monster kunnen onderzoeken op een breed scala aan biosignaturen en tegelijkertijd details kunnen vaststellen zoals de leeftijd van de donkere randen van de luipaardvlekken, het tijdstip van de interacties van het gesteente met water en zelfs de temperatuur waarop sommige mineralen zijn gevormd. Het belangrijkste is misschien wel dat, terwijl Perseverance op dit moment niets zegt over de aard van de organische verbindingen van Cheyava Falls-rots, apparatuur op aarde het type en de complexiteit van de moleculen in dat materiaal zou kunnen onthullen om te bepalen of het een biologische oorsprong heeft.

Maar eerst moeten NASA en ESA uitzoeken hoe Mars Sample Return het naar huis kan brengen.