Il rover Curiosity ha trovato le più grandi molecole organiche finora scoperte su Marte all’interno di un mudstone di Cumberland nel cratere Gale. Il mudstone ha 3,7 miliardi di anni, periodo in cui le molecole, o i loro predecessori chimici, si sono formati per la prima volta, quindi qualunque cosa le abbia create è scomparsa da tempo. Molecole come queste sono prodotte sulla Terra sia attraverso processi viventi che non viventi, quindi la scoperta non è una prova che Marte abbia ospitato vita, tanto meno che sia ancora presente. Tuttavia, la scoperta dimostra che se Marte avesse avuto vita nei suoi primi giorni, i prodotti potrebbero essere sopravvissuti fino ad oggi. Il termine “organico” ha significati molto diversi a seconda di chi ne parla. Tuttavia, per un chimico significa semplicemente molecole contenenti carbonio. Il sesto elemento si lega facilmente a molte cose, quindi non tutte le molecole organiche richiedono la vita per essere create, e spesso si trovano in luoghi dove gli scienziati non possono immaginare che la vita sia mai stata presente. Tuttavia, le molecole organiche complesse sono la spina dorsale della vita sulla Terra, e sospettiamo anche altrove. Quando si cerca la vita su Marte, dove la vita antica che è morta da tempo è una possibilità concreta, una grande domanda è stata quanto bene le prove di quei tempi sarebbero sopravvissute.
Nei 13 anni in cui Curiosity è stato su Marte, abbiamo appreso della composizione del cratere Gale mettendo pezzi di esso nello strumento Sample Analysis at Mars (SAM) e conducendo esperimenti chimici e spettrometria di massa. In quel periodo, SAM ha rivelato la presenza di molecole organiche con fino a sei atomi di carbonio, inclusi alcuni che contengono cloro o zolfo. Secondo gli standard delle sonde spaziali, SAM è molto sofisticato, ma manca della capacità di un laboratorio chimico terrestre. Tuttavia, i suoi operatori hanno trovato modi per farlo funzionare oltre il suo design originale. Preoccupati che l’ossigeno presente in altre sostanze chimiche marziane potesse ossidare alcune delle molecole che stavano cercando, gli operatori hanno sperimentato un processo di riscaldamento a due stadi. I campioni del mudstone sono stati riscaldati a circa 475°C, seguiti da raffreddamento e poi a circa 850°C in presenza dell’agente di derivazione chimica, N-metil-N-terz-butil-dimetilsilil-trifluoroacetamide (MTBSTFA) in vapore. Quando questo processo di doppio riscaldamento è stato eseguito su un campione di mudstone di Cumberland, ha prodotto un’alta concentrazione di clorobenzene, una molecola organica i cui sei atomi di carbonio rappresentavano allora il record marziano. Tuttavia, i ricercatori hanno anche notato quantità minori di molecole organiche a catena lunga conosciute come alcani, specificamente decano (C10H22), undecano (C11H24) e dodecano (C12H26).
La contaminazione da molecole portate dalla Terra è una preoccupazione per qualsiasi risultato insolito di SAM, ma gli autori di un rapporto su questa analisi sono fiduciosi che non sia questo il caso, poiché non ottengono lo stesso risultato con altri campioni. Le quantità di queste molecole sono minuscole – 53 parti per miliardo (± 22 ppb) per l’undecano e ancora meno per le altre. Tuttavia, il processo di riscaldamento potrebbe aver degradato il campione, quindi potrebbe esserci stato di più inizialmente. La chimica delle scuole superiori potrebbe ricordarti che gli atomi di carbonio del benzene formano un anello, mentre gli alcani sono una lunga catena di molecole di carbonio con idrogeno attaccato, quindi questo è qualcosa di nuovo per Marte, non solo una leggera espansione delle scoperte precedenti. Gli autori pensano che gli alcani siano il prodotto del processo di riscaldamento e probabilmente non erano presenti nella roccia marziana. Tuttavia, SAM non avrebbe innescato la formazione di una catena di carbonio più lunga, cambiando invece gli atomi attaccati alla spina dorsale del carbonio. Le molecole che potrebbero convertirsi in questi alcani includono l’acido undecanoico (CH3(CH2)9COOH) e altri acidi carbossilici, meglio conosciuti come acidi grassi a catena lunga che compongono le membrane cellulari. Il calore può convertire questi acidi grassi in alcani con un atomo di carbonio in meno. Gli acidi grassi con fino a 13 molecole di carbonio sono prodotti da processi non biologici sulla Terra. Tuttavia, catene più lunghe, come gli acidi oleici con 16 o 18 carboni, sono considerati un’indicazione migliore di vita. Se gli acidi oleici fossero presenti nel campione e fossero stati trasformati in alcani nel processo di riscaldamento, i loro prodotti non sarebbero stati rilevati da SAM. Di conseguenza, mentre questo lavoro non dimostra che Marte abbia avuto vita, rende più probabile che se la vita fosse esistita miliardi di anni fa, qualsiasi acido oleico e altri acidi grassi a catena lunga prodotti potrebbero essere sopravvissuti nelle rocce. Nonostante miliardi di anni di esposizione alle radiazioni vicino alla superficie marziana e qualunque chimica sia avvenuta in quel tempo, se la vita prosperava nell’oceano marziano, i suoi prodotti probabilmente ci stanno aspettando affinché inviamo un rover meglio equipaggiato di Curiosity per rilevarli. Un rover potrebbe essere più probabile a fare una tale scoperta rispetto a una missione con equipaggio, dove il rischio di contaminare i campioni con acidi grassi portati dalla Terra sarebbe molto più alto.
In alternativa, se la Mars Sample Return Mission riceverà mai il via libera, possiamo sperare che Perseverance abbia campionato alcune rocce altrettanto interessanti. Lo studio è pubblicato in Proceedings of the National Academy of Sciences.