La ricerca della biologia sul vicino pianeta Marte non si svolgerà come un film di Hollywood con piccoli uomini verdi. Piuttosto, molti scienziati concordano se ci fosse vita sul Pianeta Rosso, probabilmente si presenterà come batteri fossilizzati. Per trovarlo, gli astrobiologi probabilmente dovranno decodificare l'analisi chimica dei campioni di roccia eseguita da un rover (come quella che la NASA intende inviare su Marte nel 2020). Solo allora l'umanità potrebbe sapere in modo definitivo che la vita esiste oltre la Terra.

Un nuovo articolo sulla rivista Astrobiologia suggerisce che la NASA e altri a caccia di prove della biologia marziana sotto forma di "microfossili" potrebbero utilizzare l'elemento vanadio in combinazione con la spettroscopia Raman su materiale organico come biofirme per confermare tracce di vita extraterrestre.

"Hai il tuo lavoro da fare se stai osservando l'antica roccia sedimentaria per i microfossili qui sulla Terra, e ancora di più su Marte, " ha detto Craig Marshall, l'autore principale del documento e professore associato di geologia presso l'Università del Kansas. "Sulla terra, le rocce sono qui da 3,5 miliardi di anni, e collisioni tettoniche e riallineamenti hanno messo molto stress e pressione sulle rocce. Anche, queste rocce possono essere sepolte, e la temperatura aumenta con la profondità."

Marshall paragona un potenziale antico microrganismo marziano a un taglio di bistecca del supermercato in una pentola a pressione.

"Puoi vedere che una bistecca sembra biologica:c'è sangue che gocciola da essa, " disse. "Allora, lo metti in una pentola a pressione per molto tempo, e finisci con il carbone. Potrebbe essere carbone abiotico, oppure potrebbe essere prodotto dal calore e dalla pressione su materiali organici. Molti composti biologici vengono distrutti e fatti a pezzi dal calore e dalla pressione, e ti rimangono residui di carbonio. Possiamo vedere questo carbonio con la spettroscopia Raman".

Infatti, da tempo paleontologi e astrobiologi a caccia di frammenti di vita su Marte si sono avvalsi della spettroscopia Raman, una tecnica che può rivelare la composizione cellulare di un campione.

"Le persone dicono, "Se sembra vita e ha un segnale Raman di carbonio, allora abbiamo la vita, '", ha detto Marshall. "Ma, Certo, sappiamo che possono esserci materiali carboniosi prodotti in altri processi, come nelle bocche idrotermali, coerenti con l'aspetto di microfossili che hanno anche un segnale di carbonio. Le persone creano anche meravigliose strutture di carbonio artificialmente che sembrano microfossili, esattamente le stesse. Così, ora siamo in un momento in cui è davvero difficile dire se c'è vita basata solo sulla morfologia e sulla spettroscopia Raman".

Nel nuovo giornale, Marshall e i suoi coautori offrono un percorso verso la verifica ferrea che i microfossili una volta erano vivi. Secondo i ricercatori, la tecnica proposta potrebbe essere eseguita con la strumentazione già pianificata per la missione del rover NASA 2020 per esplorare aree di Marte dove l'ambiente antico potrebbe aver favorito la vita microbica.

I ricercatori includevano Alison Olcott Marshall alla KU, Jade Aitken e Peter Lay dell'Università di Sydney, Barry Lai del Laboratorio Nazionale Argonne, Pierre Breuer della Saudi Arabian Oil Co. e Philippe Steemans dell'Università di Liegi.

"Abbiamo applicato una nuova tecnica chiamata microscopia a fluorescenza a raggi X:esamina la composizione elementare, " disse Marshall. "Il vanadio è un elemento nella tavola periodica, un metallo di transizione. È stato dimostrato che può sostituire in composti biologici. Se non puoi assegnare in modo univoco se qualcosa è biologia o meno con la morfologia e la spettroscopia Raman in tandem, forse potremmo cercare un elemento biologico noto, come il vanadio. Quindi, se il materiale che sembrava un microfossile, e sembrava carbonioso con la spettroscopia Raman - e aveva il vanadio - questo è un nuovo modo per scoprire se qualcosa fosse davvero biologia".

Secondo i ricercatori, il vanadio si trova nel petrolio greggio, asfalto e scisto nero, formato da fonti biologiche riconosciute.

"Il vanadio si complessa nella molecola della clorofilla, "Ha detto Marshall. "Le clorofille hanno tipicamente il magnesio al centro, sotto sepoltura, il vanadio sostituisce il magnesio. La molecola di clorofilla rimane impigliata all'interno del materiale carbonioso, preservando così il vanadio. È come se avessi una corda riposta nel tuo garage e prima di riporla la avvolgi in modo da poterla dipanare la prossima volta che ne hai bisogno. Ma nel tempo sul pavimento del garage si aggroviglia, le cose si impigliano in esso. Anche quando scuoti forte quella corda, le cose non escono È un pasticcio aggrovigliato. Allo stesso modo, se guardi il materiale carbonioso c'è un groviglio di fogli di carbonio e hai il vanadio mescolato".

Marshall e i suoi colleghi hanno dimostrato il concetto di testare il vanadio su microfossili noti con origini biologiche riconosciute sulla Terra, microfossili organici chiamati acritarchi che potrebbero non essere lontani dai tipi di tracce di vita eventualmente esistenti sul Pianeta Rosso.

"Abbiamo testato gli acritarchi per fare un proof-of-concept su un microfossile dove non c'è ombra di dubbio che stiamo osservando la biologia antica preservata, "Ha detto Marshall. "L'età di questo microfossile pensiamo sia devoniano. Questi tipi sono microrganismi acquatici, si pensa che siano microalghe, una cellula eucariotica, più avanzato di quello batterico. Abbiamo trovato il contenuto di vanadio che ti aspetteresti nel materiale cianobatterico".

Il lavoro è stato supportato da un ARC International Research Grant (IREX) alla ricerca di biofirme per la vita extracellulare, il sincrotrone australiano, e il Dipartimento di Energia presso l'Advanced Photon Source, Laboratorio Nazionale Argonne.

Quando Marshall era un ARC Fellow presso l'Università di Sydney, prima di venire a KU, ha lavorato con il gruppo del coautore Lay.

"Abbiamo in programma di intraprendere un ulteriore lavoro spettroscopico Raman sui materiali carboniosi utilizzando l'imaging nanospettroscopico, " Lay ha detto. "Questa ricerca è di interesse anche per i ricercatori del programma spaziale europeo sul Mars Explorer, poiché un altro investigatore della sovvenzione ARC, pur non lavorando su questo aspetto, era Howell Edwards, che era coinvolto nella strumentazione per il Mars Explorer."

Marshall ha affermato che la tecnica di verifica basata sul vanadio del suo team di ricerca merita l'attenzione degli scienziati della NASA che pianificano la missione Mars 2020. Per fortuna, il ricercatore KU ha buoni contatti con l'agenzia spaziale.

"Spero che qualcuno alla NASA legga il giornale, " ha detto Marshall. " Abbastanza interessante, lo scienziato che è il principale investigatore dello spettrometro a raggi X per la sonda spaziale, lo chiamano PIXL, è stato il suo primo studente laureato alla Macquarie University, prima dei suoi tempi KU. Penso che le manderò il giornale via email e dirò, 'Questo potrebbe essere di interesse.'"