NASA descubre nitrógeno biológicamente útil en Marte
Un equipo utilizando el Análisis de las muestras en Marte (SAM) de la suite instrumento a bordo del rover Curiosity de la NASA ha detectado por primera vez de nitrógeno en la superficie de Marte de la liberación durante el calentamiento de los sedimentos marcianos. El nitrógeno se detectó en la forma de óxido nítrico, y podría ser liberado de la descomposición de nitratos durante el calentamiento. Los nitratos son una clase de moléculas que contienen nitrógeno en una forma que puede ser utilizado por los organismos vivos. El descubrimiento se suma a la evidencia de que el antiguo Marte fue habitable para la vida.
El nitrógeno es esencial para todas las formas conocidas de vida, ya que se utiliza en los bloques de construcción de moléculas más grandes como el ADN y el ARN, que codifican las instrucciones genéticas para la vida, y proteínas, que se utilizan para construir estructuras como el pelo y las uñas, y para acelerar o regular las reacciones químicas.
Sin embargo, en la Tierra y Marte, el nitrógeno atmosférico es encerrado como gas nitrógeno (N 2 ) - dos átomos de nitrógeno unidos tan fuertemente que no reaccionan fácilmente con otras moléculas. Los átomos de nitrógeno tienen que ser separados o "fijo" para que puedan participar en las reacciones químicas necesarias para la vida. En la Tierra, ciertos organismos son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y este proceso es crítico para la actividad metabólica. Sin embargo, pequeñas cantidades de nitrógeno también son fijados por los fenómenos energéticos, como la caída de rayos.
El nitrato (NO 3 ) - un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de oxígeno - es una fuente de nitrógeno fijado. Una molécula de nitrato puede unirse con otros átomos y moléculas; esta clase de moléculas se conoce como nitratos.
No hay evidencia para sugerir que las moléculas de nitrógeno fijos encontrados por el equipo fueron creados por la vida. La superficie de Marte es inhóspito para las formas de vida conocidas. En cambio, el equipo piensa que los nitratos son antiguos, y probablemente vino de procesos no biológicos como los impactos de meteoritos y rayos en un pasado remoto de Marte.
El nitrógeno, al igual que el carbono, es un elemento básico de la vida y está presente en determinadas reacciones químicas e intercambios entre la atmósfera, suelos y seres vivos, que se realizan en la naturaleza de forma cíclica. Intervienen fundamentalmente en este ciclo los vegetales y las bacterias fijadoras del nitrógeno. En ese proceso, el nitrógeno es incorporado al suelo, que será absorbido por los organismos vivos antes de regresar de nuevo a la atmósfera.
Los organismos vivos no pueden utilizar directamente el nitrógeno que se encuentra en la atmósfera en forma gaseosa, y que supone el 71% del total; para ello, debe ser transformado previamente en nitrógeno orgánico (nitratos o amoniaco). Esto se consigue, fundamentalmente, mediante la fijación biológica, aunque también las radiaciones cósmicas y la energía que producen los rayos en la atmósfera intervienen en este proceso en menor medida combinando nitrógeno y oxígeno que una vez transformado es enviado a la superficie terrestre por las precipitaciones.Características parecidas a lechos de ríos secos y el descubrimiento de minerales que sólo se forman en presencia de agua líquida sugieren que Marte era más hospitalario en el pasado remoto. El equipo de Curiosity ha encontrado evidencia de que otros ingredientes necesarios para la vida, como el agua líquida y materia orgánica, estuvieron presentes en Marte en el sitio Curiosity en el cráter Gale miles de millones de años atrás.
"Encontrar una forma bioquímicamente accesible de nitrógeno es más apoyo para el antiguo ambiente marciano en el cráter Gale ser habitable", dijo Jennifer Stern, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Stern es autor principal de un artículo sobre esta investigación publicada en línea en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 23 de marzo.
El equipo encontró evidencia de nitratos en muestras recogió de la arena arrastrada por el viento y el polvo en el sitio "Rocknest", y en las muestras de perforado desde lutolita en el "John Klein" y sitios de perforación "Cumberland" en Yellowknife Bay. Dado que la muestra Rocknest es una combinación de polvo soplado desde regiones distantes en Marte y más materiales de origen local, los nitratos son propensos a ser generalizada en Marte, según Stern. Los resultados apoyan el equivalente de hasta 1.100 partes por millón de nitratos en el suelo marciano desde los sitios de perforación. El equipo cree que el lutolita en Yellowknife Bay formado a partir de los sedimentos depositados en el fondo de un lago. Anteriormente, el equipo del rover describe la evidencia de un antiguo ambiente, habitable allí: el agua dulce, los elementos químicos esenciales requeridos por la vida, como el carbono, y las fuentes de energía potencial para impulsar el metabolismo en organismos simples.
Las muestras se calentaron primero para liberar moléculas unidas a la tierra de Marte, a continuación, las porciones de los gases liberados fueron desviados a los instrumentos SAM para el análisis. Diversos compuestos que llevan nitrógeno se identificaron con dos instrumentos: un espectrómetro de masas, que utiliza campos eléctricos para identificar moléculas por sus masas de la firma, y un cromatógrafo de gases, que separa las moléculas basado en el tiempo que tardan en viajar a través de un pequeño tubo capilar de vidrio - - ciertas moléculas interactúan con los lados del tubo más fácilmente y por lo tanto viajan más lentamente.
Junto con otros compuestos de nitrógeno, los instrumentos detectar óxido nítrico (NO - un átomo de nitrógeno unido a un átomo de oxígeno) en las muestras de los tres sitios. Desde el nitrato es un átomo de nitrógeno unido a tres átomos de oxígeno, el equipo cree que la mayor parte del NO probablemente vinieron de nitrato que descompone como se calentaron las muestras para su análisis. Ciertos compuestos en el instrumento SAM también puede liberar nitrógeno como muestras se calientan; sin embargo, la cantidad de NO encontramos es más del doble de lo que podría ser producido por SAM en el escenario más extrema y poco realista, según Stern. Esto lleva al equipo a pensar que realmente nitratos están presentes en Marte, y las estimaciones de abundancia descritos se han ajustado para reflejar esta fuente potencial adicional.
"Los científicos han pensado durante mucho tiempo que los nitratos se producirían en Marte de la energía liberada en los impactos de meteoritos, y las cantidades que encontramos de acuerdo bien con las estimaciones de este proceso", dijo Stern.
La suite instrumento SAM fue construido en la NASA Goddard con elementos importantes proporcionados por la industria, la universidad, y los asociados nacionales e internacionales de la NASA. Ciencia Proyecto Laboratorio de Marte de la NASA está utilizando Curiosidad para evaluar ambientes habitables antiguas e importantes cambios en las condiciones ambientales de Marte. Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, una división de Caltech, construyó el rover y gestiona el proyecto para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Programa de Exploración de Marte de la NASA y el Goddard Space Flight Center proporcionó apoyo para el desarrollo y operación de SAM. SAM-cromatógrafo de gases con el apoyo de fondos de la Agencia Espacial Francesa (CNES). Los datos de estos experimentos SAM son archivados en el Sistema de Datos Planetarios (pds.nasa.gov).
Última actualización: 19 de abril 2015
Editor: Bill Steigerwald
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