Un gruppo di ricerca che comprende la ricercatrice Atsuko Kobayashi dell'Earth-Life Science Institute (ELSI) presso il Tokyo Institute of Technology, Giappone, e ricercatore Mizuho Koike dell'Istituto di scienze spaziali e astronautiche presso l'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese, hanno trovato materiale organico contenente azoto in minerali di carbonato in un meteorite marziano. Questo materiale organico è stato molto probabilmente conservato per 4 miliardi di anni dall'età noachiana di Marte. Poiché i minerali di carbonato tipicamente precipitano dalle acque sotterranee, questa scoperta suggerisce un primo Marte umido e ricco di sostanze organiche, che avrebbe potuto essere abitabile e favorevole all'inizio della vita.

Per decenni, gli scienziati hanno cercato di capire se ci sono composti organici su Marte e, in caso affermativo, quale sia la loro fonte. Sebbene recenti studi sull'esplorazione di Marte basati su rover abbiano rilevato una forte evidenza di sostanze organiche marziane, poco si sa da dove provenissero, quanti anni hanno, quanto ampiamente distribuiti e conservati possono essere, o quale potrebbe essere la loro possibile relazione con l'attività biochimica.

I meteoriti marziani sono pezzi della superficie di Marte che sono stati a loro volta lanciati nello spazio da impatti di meteoriti, e che alla fine è atterrato sulla Terra. Forniscono importanti spunti sulla storia di Marte. Un meteorite in particolare, denominato Allan Hills (ALH) 84001, chiamato per la regione in Antartide è stato trovato nel 1984, è particolarmente importante. Contiene minerali carbonatici di colore arancione, che precipitò dall'acqua liquida salata sulla superficie di Marte 4 miliardi di anni fa. Poiché questi minerali registrano il primo ambiente acquoso di Marte, molti studi hanno cercato di capire la loro chimica unica e se potrebbero fornire prove della vita antica su Marte. Però, analisi precedenti hanno sofferto di contaminazione con materiale terrestre da neve e ghiaccio antartico, rendendo difficile dire quanto del materiale organico nel meteorite fosse veramente marziano. Oltre al carbonio, l'azoto (N) è un elemento essenziale per la vita terrestre e un utile tracciante per l'evoluzione del sistema planetario. Però, a causa di precedenti limitazioni tecniche, l'azoto non era ancora stato misurato in ALH84001.

Questa nuova ricerca condotta dal team congiunto ELSI-JAXA ha utilizzato tecniche analitiche all'avanguardia per studiare il contenuto di azoto dei carbonati ALH84001, e il team è ora fiducioso di aver trovato la prima prova concreta di sostanze organiche marziane contenenti azoto risalenti a 4 miliardi di anni fa.

La contaminazione terrestre è un problema serio per gli studi sui materiali extraterrestri. Per evitare tale contaminazione, il team ha sviluppato nuove tecniche con cui preparare i campioni. Per esempio, hanno usato del nastro d'argento in un laboratorio pulito ELSI per strappare i minuscoli granelli di carbonato, che sono circa la larghezza di un capello umano, dal meteorite ospite. Il team ha quindi preparato ulteriormente questi grani per rimuovere possibili contaminanti superficiali con uno strumento a fascio di ioni focalizzato al microscopio elettronico a scansione presso JAXA. Hanno anche usato una tecnica chiamata spettroscopia micro-XANES Absorption Near Edge Structure (μ-XANES) del bordo K dell'azoto, che ha permesso loro di rilevare l'azoto presente in quantità molto piccole e di determinare in quale forma chimica si trovava l'azoto. I campioni di controllo dei minerali ignei vicini non fornivano azoto rilevabile, mostrando che le molecole organiche erano solo nel carbonato.

Dopo gli accurati controlli di contaminazione, il team ha determinato che le sostanze organiche rilevate erano molto probabilmente veramente marziane. Hanno inoltre determinato l'apporto di azoto sotto forma di nitrato, uno dei forti ossidanti sull'attuale Marte, era insignificante, suggerendo che il primo Marte probabilmente non conteneva forti ossidanti, e come gli scienziati hanno sospettato, era meno ossidante di quanto lo sia oggi.

La superficie attuale di Marte è troppo dura perché la maggior parte degli organici possa sopravvivere. Però, gli scienziati prevedono che i composti organici potrebbero essere conservati in ambienti vicini alla superficie per miliardi di anni. Questo sembra essere il caso dei composti organici contenenti azoto che il team ha trovato nei carbonati ALH84001, che sembrano essere stati intrappolati nei minerali 4 miliardi di anni fa e conservati per lunghi periodi prima di essere finalmente consegnati sulla Terra.

Il team concorda sul fatto che ci sono molte importanti domande aperte, ad esempio da dove vengono queste sostanze organiche contenenti azoto? Kobayashi spiega, "Ci sono due possibilità principali:o sono venuti da fuori Marte, oppure si sono formati su Marte. All'inizio della storia del Sistema Solare, Marte è stato probabilmente ricoperto da quantità significative di materia organica, per esempio da meteoriti ricchi di carbonio, comete e particelle di polvere. Alcuni di loro potrebbero essersi dissolti nella salamoia ed essere rimasti intrappolati all'interno dei carbonati". Koike aggiunge che in alternativa, le reazioni chimiche sul primo Marte potrebbero aver prodotto sul posto le sostanze organiche contenenti azoto. In entrambi i casi, dicono, questi risultati mostrano che c'era azoto organico su Marte prima che diventasse il pianeta rosso che conosciamo oggi; il primo Marte potrebbe essere stato più "simile alla Terra, " meno ossidante, più umido, e ricco di organico. Forse era "blu".