Selidik Isotop Karbon Mengungkap Aktivitas Biologis Mars Kuno

Selidik baru kondisi planet merah, Mars, yaitu analisis isotop karbon mengungkap aktivitas biologis Mars kuno. Analisis dalam sampel sedimen tersebut diambil dari setengah lusin lokasi yang terpapar, termasuk tebing yang terbuka. Hasilnya memberikan penjelasan yang masuk akal untuk asal usul karbon, debu kosmik, degradasi ultraviolet karbon dioksida, atau degradasi ultraviolet dari metana yang diproduksi secara biologis.

Seperti diketahui, penjelajah Curiosity NASA mendarat di Mars pada 6 Agustus 2012. Sejak saat itu telah menjelajahi Kawah Gale untuk mengambil sampel dan mengirimkan hasilnya kembali ke Bumi untuk ditafsirkan oleh para peneliti. Hasil analisis tersebut telah dipublikasikan belum lama ini di Proceedings of the National Academy of Sciences dengan judul "Depleted carbon isotope compositions observed at Gale crater, Mars".

Analisis baru tersebut menunjukan tiga skenario yang mungkin terjadi di Mars kuno. Ketiga skenario ini tidak konvensional, tidak seperti proses yang biasa terjadi di Bumi.

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

Christopher H. House, profesor geosains dalam rilis Penn State University menjelaskan, bahwa jumlah karbon 12 dan karbon 13 di tata surya kita adalah jumlah yang ada pada pembentukan tata surya. "Keduanya ada dalam segala hal, tetapi karena karbon 12 bereaksi lebih cepat daripada karbon 13, melihat jumlah relatif masing-masing sampel dapat mengungkapkan siklus karbon," kata House.

Curiosity, yang dipimpin oleh Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan, telah menghabiskan sembilan tahun terakhir menjelajahi area Kawah Gale yang telah mengekspos lapisan batuan kuno. Penjelajah Curiosity telah mengebor 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 spektrografi dari sebagian karbon tereduksi yang dihasilkan oleh pirolisis ini menunjukkan kisaran jumlah karbon 12 dan karbon 13 yang luas tergantung di mana atau kapan sampel asli terbentuk. Beberapa karbon sangat terkuras dalam karbon 13 sementara sampel karbon lainnya diperkaya.

"Sampel yang sangat terkuras dalam karbon 13 sedikit seperti sampel dari Australia yang diambil dari sedimen yang berusia 2,7 miliar tahun," kata House.

"Sampel-sampel itu disebabkan oleh aktivitas biologis ketika metana dikonsumsi oleh lapisan mikroba purba, tetapi kita tidak dapat mengatakan itu di Mars karena itu adalah planet yang mungkin terbentuk dari bahan dan proses yang berbeda dari Bumi."

Untuk menjelaskan sampel yang tak tersisa, para peneliti menyarankan tiga kemungkinan, awan debu kosmik, radiasi ultraviolet yang memecah karbon dioksida, atau degradasi ultraviolet dari metana yang dibuat secara biologis. Menurut House, setiap beberapa ratus juta tahun tata surya melewati awan molekuler galaksi.

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

Sejauh ini, ada bukti terbatas tentang gletser masa lalu di Kawah Gale di Mars. Menurut para peneliti, "penjelasan ini masuk akal, tetapi membutuhkan penelitian tambahan."

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 UV dapat menyebabkan fraksinasi jenis ini," kata House

Metode ketiga yang memungkinkan untuk menghasilkan sampel karbon 13 yang terkuras memiliki dasar biologis. Di Bumi, jejak karbon 13 yang sangat terkuras dari permukaan paleo akan menunjukkan mikroba masa lalu mengonsumsi metana yang diproduksi secara mikroba.

Mars kuno mungkin memiliki gumpalan besar metana yang dilepaskan dari bawah permukaan di mana produksi metana akan sangat menguntungkan. Kemudian, metana yang dilepaskan akan dikonsumsi oleh mikroba permukaan atau bereaksi dengan sinar ultraviolet dan disimpan langsung di permukaan.

Namun, menurut para peneliti, saat ini tidak ada bukti sedimen mikroba permukaan di lanskap Mars masa lalu, sehingga penjelasan biologis yang disorot dalam makalah ini bergantung pada sinar ultraviolet untuk menempatkan sinyal karbon 13 ke tanah.

House juga mencatat bahwa menemukan sisa-sisa lapisan mikroba atau bukti deposit glasial juga bisa sedikit memperjelas. "Kami berhati-hati dengan interpretasi kami, yang merupakan jalan terbaik saat mempelajari dunia lain," kata House.

Curiosity masih terus mengumpulkan dan menganalisis sampel dan akan membawa kembali sedimen di mana ia menemukan beberapa sampel dalam penelitian ini dalam waktu sekitar satu bulan. "Penelitian ini mencapai tujuan lama untuk eksplorasi Mars. Untuk mengukur berbagai isotop karbon salah satu alat geologi terpenting dari sedimen di dunia lain yang layak huni, dan itu dilakukan dengan melihat 9 tahun eksplorasi," kata House.