Puhdasta rikkiä Marsissa

KAK ‒ Toukokuussa 2024 Marsissa toimiva Curiosity-kulkija rikkoi hauraan kiveltä vaikuttaneen möykyn yli. Kulkija 899 kg massa oli riittävä rikkomaan möykyn ulkokuoren ja sen sisältä paljastui kirkkaan keltaisia kiteitä. Ne osoittautuivat olevan rikkiä. Keltaisen rikkikiteiden lisäksi möykky sisälsi ruskeanpunaisia kiteitä, jotka ovat rikkiä ja siihen sekoittunutta hematiittia (Fe₂O₃). Mielenkiintoista asiassa on sekin, että möykky ei näyttäisi olevan ainoa, vaan alueella niitä on useita. 

Tältä näyttää Curiosityn paljastama rikkisulkeutuma Marsin pinnalla. Kuva NASA/JPL-Caltech/MSSS

 

Rikki on yksi tärkeimmistä alkuaineista, silloin kun puhutaan elämän esiintymisestä. Rikki muodostaa helposti sulfaatteja ja se on osana kahden erilaisen aminohapon muodostumisessa, joita tarvitaan elävien organismien syntymisessä. Rikin olemassa olo ei tietystikään osoita elämän mahdollista syntyä Marsissa, sillä siihen tarvittaisiin vielä paljon muuta. Sulfaattien olemassa olo Marsissa on jo entuudestaan tunnettu asia, joten tässä suhteessa ei mitään järisyttävää tapahtunut.

Sulfaattimineraalit syntyvät yleensä veden haihtumisen yhteydessä jos veteen on jostakin syystä liuennut rikkidioksidia. Rikkidioksidi on saattanut vapautua tulivuorista tai muista lähteistä. Maapallolla esiintyy runsaasti rikkipitoisia mineraaleja kuten kipsiä (CaSO₄·2H₂O), jarosiittia (KFe₃(SO₄)₂(OH)₆) sekä magnesium- ja rautasulfaatteja. Näitten mineraalien pelkistyminen rikiksi vaatii kuitenkin hyderotermistä vettä, johon on liuennut pelkistäviä kaasuja kuten vetyä (H) ja/tai vetysulfidia H_2​S. Joissakin tapauksissa raudan(II)-mineraalit ovat mahdollisia pelkistäviä tekijöitä. Tällaisen fluidin ei tarvitse olla erityisen kuumaa, jo noin 50 °C lämpötila on riittävä.

Marsissa tiedetään olleen aktiivisia tulivuoria satojen miljoonien tai jopa miljardin vuosien ajan. Näin ollen olosuhteet ovat todennäköisesti hyvinkin sellaisia, että puhdasta rikkiä on syntynyt ja kiteytynyt, joillakin alueilla. Tutkijat ovat esittäneet monia erilaisia prosesseja, joissa rikki voi pelkistyä tietyille alueille, joten jatkotutkimuksia varmasti tarvitaan ennen kuin voidaan varmuudella tietää, kuinka juuri Curiosityn toimialueella Gediz Vallis -kanavassa rikkikiteitä on syntynyt.

 

 

Marsin pölymyrsky huolestuttaa NASAa

Marsin pölymyrsky vuodelta 2001. Kuva NASA.

Marsissa riehuu pölymyrsky. Sellaista ei ole kovin usein nähty, ehkä kerran vuosikymmenessä jos

silloinkaan. Pölymyrskyt yleensä esiintyvät silloin kun Marsin eteläisellä pallonpuoliskolla on kesä. Näin on juuri nyt ja kaiken lisäksi planeetta lähestyy myös periheliään, jolloin Auringon lämpösäteily luo oivalliset olosuhteet koko planeetan kattavalle pölymyrskylle. Edellisen kerran koko planeetan kattava pölymyrsky oli vuonna 2001.

Myrsky on kehittynyt hyvin nopeasti. Viikko sitten myrskyn pinta-ala oli 18 miljoonaa neliökilometriä ja nyt jo 41 miljonaa nelikilometriä. Koko Marsin pinta-ala on 145 miljoona neliökilometriä, joten varsin tuntuvasta pölymyrskystä on kysymys. Kaiken lisäksi Auringon lämmittävä vaikutus lisääntyy vielä kuukauden päivät, sillä planeetta on perihelissä 31. heinäkuuta . Näin ollen pölymyrkyllä on hyvät mahdollisuudet laajeta koko planeetan kattavaksi.

Nasan huoli liittyy Opportunity-kulkijaan. Se saa energiansa aurinkokennoilla se sijaitsee nyt keskellä pölymyrskyä. Luotain on ollut säästötilassa kesäkuun 6 päivästä alkaen. Pölymyrsky estää auringonvalon pääsyn aurinkokennoille ja näin ollen luotaimen tärkeimpiä toimintoja pidetään yllä vain akkujen varassa. NASA toivoo, että luotain selviää pölymyrskyssä, sillä sen toiminta on ollut hyvin tuloksellista ja tutkimukselle tärkeään.

NASAn toisen luotaimen, Curiosityn, tilanne on parempi. Ensinnäkin se saa energiansa lämpöydinparistosta ja se on toisella puolella planeettaa ja ei aivankaan vielä ole joutunut pölymyrskyyn. Lämpöydinpariston turvin luotain selviää todennäköisesti erinomaisesti jos pölymyrsky laajenee luotaimen sijaintipaikkalle.

Ei metaania Marsissa

Panorama Curiosityn maisemassa.
Kuva NASA, JPL-Caltech, MSSS -
 Panorama by Andrew Bodrov.

Viikon uutinen on ollut Curiosity-luotaimen tekemät mittaukset Marsin ilmakehästä ja erityisesti se, että metaania ei ole löytynyt. Tästä on vedetty suora johtopäätös, että Marsissa ei ole elämää. Elämän esiintyminen nykyisessä Marsissa olisikin suuri uutinen, joten metaanin puutteen osoitus elämän puuttumisesta pitäisi tietysti olla ei-uutinen. Sitä se ei kuitenkaan ole, sillä aikaisemmat havainnot metaanista Marsissa ovat olleet sen verran johdonmukaisia, että uusimmat tulokset ovat todella hämmästyttäviä.

Metaani (CH₄) on mahdollisimman yksinkertainen hiilivety. Maapallolla sitä syntyy biologisissa prosesseissa (=mätäneminen ja suolistoissa tapahtuva ravinnon sulatuksen sivutuotteena) ja epäorgaanisesti vulkaanisissa prosesseissa. Suurin osa Maan ilmakehän metaanista on biologista alkuperää. Pieni osa metaanista syntyy vulkaanisissa prosesseissa, joissa hiili yhdistyy vedyn kanssa metaaniksi suuressa lämmössä ja paineessa. Metaania vapautuu aina tulivuorien purkautuessa, mutta sitä vuotaa ilmakehään tulivuorista myös muina aikoina ja maaperän siirroslinjoista.

Merien pohjasedimenteissä tapahtuu luonnollisesti mätänemistä. Kuollutta orgaanista ainetta laskeutuu merenpohjalle ja lopulta hautautuu kiintoaineksen alle. Mätänemisprosessi ei kuitenkaan pääty vaikkakin hidastuu sillä pohjalla lämpötila on aina lähellä 0 °C tietämillä tai suolaisessa vedessä etenkin napa-alueilla jopa hieman sen alapuolella. Merenpohjassa syntynyt metaani muodostaa kylmässä ja suuressa paineessa veden kanssa metaanihydraattia. Metaanihydraatti muistuttaa ulkonäöltään jäätä ja sitä on varastoitunut mannerjalustojen pohjakerroksiin hyvin suuria määriä. Sieltä sitä vapautuu silloin tällöin ja metaania pääsee purkautumaan ilmakehään suhteellisen säännöllisesti.

Ilmakehään joutunut metaani hapettuu suhteellisen nopeasti hiilidioksidiksi (CO₂) ja vedeksi (H₂O). Jos kaikki metaanin tuotanto loppuisi, maapallon ilmakehässä ei olisi jälkeäkään metaanista muutaman sadan vuoden kuluttua. Tällä hetkellä Maan ilmakehässä on noin 1,8 miljoonasosaa (ppm) metaania, pohjoisella pallonpuoliskolla enemmän kuin eteläisellä.

Marsin ilmakehän mittauksia on tehty perinteisesti maanpinnalla olevilla observatorioilla. Näiden tulosten yhteisenä piirteenä on ollut metaanin suuri ja nopea vaihtelu. Näiden lisäksi Marsin metaania on kartoitettu Marsin kiertoradalla olevilla luotaimilla (Mars Global Surveyor ja Mars Express) ja havaintojen mukaan metaania olisi 15–30 miljardisosaa. Metaania olisi myös vaihtelevasti Marsin eri osissa ja huippuarvot mittauksissa ovat olleet jopa 45 miljardisosaa. Näin suuri metaanipitoisuus merkitsisi lähes 100 % varmuudella biologiasta alkuperää.

Mikään tunnettu prosessi ei saa aikaan nopeita ja merkittäviä metaanipitoisuuksien vaihtelua globaalisti. Marsin ilmakehässä metaani hapettuu suunnilleen yhtä hitaasti kuin maapallollakin, joten biologista alkuperää olevan metaanin määrä vaihtelisi vain hyvin vähän vuodenaikojen mukaan. Vuodenajat eivät siis selitä mitattuja vaihteluita.

Curiosityn tekemät mittaukset on tehty paikan päällä, joten niitä voitaneen pitää luotettavina. Lisäksi mars-kulkijan metaaninmittauslaitteisto on kehittynein ja tarkin mitä ihmiskunta nykyisellä tekniikallaan pystyy rakentamaan, joten mittaustuloksia ei suikaan voida aliarvioida. Aivan tarkkaan ottaen Curiosityn mittaustuloksia käsitelleet JPL:n tutkijat ilmoittivat havainnoksi, että metaania ei ole enempää kuin 1,3 miljardisosaa. Arvo on vain kuudesosa aikaisemmista mittauksista.

Curiosityn mittaustulos on 0,18 miljardisosaa ja virheraja on ±0,67 mijardisosaa, joten se sopii hyvin ilmoitetun ylärajan puitteisiin. Käytännössä mittauksen virheraja on sen verran suuri verrattuna mitattuun arvoon, että todellisuudessa Curiosityn mittauksissa metaania ei havaittu lainkaan.

Voidaan tietysti sanoa, että mittaukset on tehty Marsissa vain yhdestä kohdasta (Cale-kraatteri) ja sattumalta sillä alueella ei metaania ilmakehässä olisi mittauksen virherajojen yli olevaa määrää. Kritiikki on perusteltua ja mittauksia tullaankin varmasti jatkamaan niin Marsin pinnalta kuin kiertoradalta.

Curiosityn mittauksilla on toinenkin vaikutus. Viimeaikoina minusta on tuntunut siltä, että jokainen astrobiologiaa tutkinut tutkija on päätynyt tulokseen, että elämä syntyi alun perin Marsissa ja on sieltä siirtynyt Maahan. Onhan se ollut mahdollista, mutta minkäänlaisia todisteita tämän väitteen tueksi ei ole ollut esittää. Niin kauan kun emme ole päässeet kaivelemaan Marsin syvempiä kerroksia ja mahdollisesti löydämme elämää sieltä, mielestäni on aivan turha spekuloida elämän siirtymisellä Marsista Maahan.  Arvoltaan sellainen on lähinnä scifi-kirjallisuuden luokkaa.