Sökandet efter biologi på grannplaneten Mars kommer inte att se ut som en Hollywoodfilm med små gröna män. Snarare, många forskare är överens om det fanns liv på den röda planeten, det kommer förmodligen att presentera sig som fossiliserade bakterier. För att hitta den, astrobiologer kommer sannolikt att behöva avkoda den kemiska analysen av bergprover som utförs av en rover (som den som NASA planerar att skicka till Mars 2020). Först då kan mänskligheten definitivt veta att det finns liv bortom jorden.

Ett nytt papper i tidningen Astrobiologi föreslår att NASA och andra jagar bevis på Mars biologi i form av "mikrofossiler" kan använda elementet vanadin i kombination med Raman -spektroskopi på organiskt material som biosignaturer för att bekräfta spår av utomjordiskt liv.

"Du har avbrutit ditt arbete om du tittar på gammalt sedimentärt berg för mikrofossiler här på jorden - och ännu mer på Mars, "sa Craig Marshall, tidningens huvudförfattare och docent i geologi vid University of Kansas. "På jorden, klipporna har varit här i 3,5 miljarder år, och tektoniska kollisioner och omställningar har lagt mycket stress och press på stenar. Också, dessa stenar kan begravas, och temperaturen ökar med djupet. "

Marshall liknar en potentiell forntida marsmikroorganism med en bit biff från snabbköpet i en tryckkokare.

"Du kan se en biff som ser biologisk ut - det droppar blod från den, "sa han." Då, du lägger den i en tryckkokare mycket länge, och du hamnar med kol. Det kan vara abiotiskt kol, eller det kan vara tillverkat av värme och tryck på organiska material. Många biologiska föreningar förstörs och slits från värme och tryck, och du sitter kvar med kolrester. Vi kan se detta kol med Raman -spektroskopi. "

Verkligen, sedan en tid har paleontologer och astrobiologer som jagar bitar av liv på Mars använt sig av Raman -spektroskopi, en teknik som kan avslöja cellprovningens cellkomposition.

"Folk säger, 'Om det ser ut som liv och har en Ramansignal om kol, då har vi liv, ", Sa Marshall." Men, självklart, vi vet att det kan finnas kolhaltiga material i andra processer - som i hydrotermiska ventiler - i överensstämmelse med att se ut som mikrofossiler som också har en viss kolsignal. Människor gör också underbara kolstrukturer artificiellt som ser ut som mikrofossiler - exakt samma sak. Så, vi befinner oss vid en tidpunkt nu där det är riktigt svårt att avgöra om det bara finns liv baserat på morfologi och Raman -spektroskopi. "

I det nya papperet Marshall och hans medförfattare erbjuder en väg mot järnklädd verifiering av att mikrofossiler en gång levde. Enligt forskarna, den föreslagna tekniken kan vara möjlig att utföra med instrumentering som redan är planerad för NASA 2020 -roveruppdraget för att utforska områden på Mars där den antika miljön kunde ha främjat mikrobiellt liv.

Forskare inkluderade Alison Olcott Marshall vid KU, Jade Aitken och Peter Lay från University of Sydney, Barry Lai från Argonne National Laboratory, Pierre Breuer från Saudi Arabian Oil Co. och Philippe Steemans från University de Liege.

"Vi tillämpade en ny teknik som kallas röntgenfluorescensmikroskopi-den tittar på grundkomposition, "sa Marshall." Vanadium är ett element i det periodiska systemet, en övergångsmetall. Det har visat sig att det kan ersätta biologiska föreningar. Om du inte entydigt kan ange om något är biologi eller inte med morfologi och Raman -spektroskopi i tandem - kanske vi kan leta efter ett känt biologiskt element, som vanadin. Sedan, om materialet som såg ut som en mikrofossil, och såg kolhaltig ut med Ramans spektroskopi - och hade vanadin - det är en ny väg fram för att ta reda på om något verkligen var biologi. "

Enligt forskarna, vanadin finns i råolja, asfalt och svart skiffer, bildade från erkända biologiska källor.

"Vanadin blir komplex i klorofyllmolekylen, "Sa Marshall." Klorofyller har vanligtvis magnesium i mitten - under begravning, vanadin ersätter magnesium. Klorofyllmolekylen trasslar in i det kolhaltiga materialet, på så sätt bevarar man vanadin. Det är som om du har ett rep förvarat i ditt garage och innan du lägger undan det packar du in det så att du kan riva upp det nästa gång du behöver det. Men med tiden på garagegolvet blir det trassligt, saker fastnar i det. Även när du skakar det repet hårt, saker kommer inte fram. Det är en trasslig röra. Liknande, om du tittar på kolhaltigt material finns det en trasslig röra av kolplåtar och du har blandat vanadin. "

Marshall och hans kollegor bevisade konceptet att testa vanadin på kända mikrofossiler med erkänt biologiskt ursprung på jorden - organiska mikrofossiler som kallas akritarker som kanske inte är långt ifrån de spår av liv som eventuellt finns på den röda planeten.

"Vi testade akritarker för att göra ett proof-of-concept på ett mikrofossil där det inte finns någon tvekan om att vi tittar på bevarad gammal biologi, "Sade Marshall." Åldern för detta mikrofossil tycker vi är devonisk. Dessa killar är vattenmikroorganismer - de anses vara mikroalger, en eukaryot cell, mer avancerad än bakteriell. Vi hittade det vanadininnehåll som du kan förvänta dig i cyanobakteriellt material. "

Arbetet stöddes av ett ARC International Research Grant (IREX) som letar efter biosignaturer för extracellulärt liv, den australiensiska synkrotronen, och Department of Energy vid Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory.

När Marshall var ARC -stipendiat vid University of Sydney, innan du kommer till KU, han arbetade med medförfattaren Lays grupp.

"Vi planerar att genomföra ytterligare Raman -spektroskopiskt arbete med de kolhaltiga materialen med hjälp av nanospektroskopisk avbildning, "Lay sa." Denna forskning är också av intresse för forskare i det europeiska rymdprogrammet på Mars Explorer, eftersom en annan utredare om ARC -bidraget, även om den inte arbetar med denna aspekt, var Howell Edwards, som var involverad i instrumentering för Mars Explorer. "

Marshall sa att hans forskargrupps vanadinbaserade verifieringsteknik förtjänar uppmärksamhet från NASA-forskare som planerar för Mars 2020-uppdraget. Lyckligtvis, KU -forskaren har goda kontakter på rymdorganisationen.

"Förhoppningsvis läser någon på NASA tidningen, "sa Marshall." Intressant nog, forskaren som är ledande primärutredare för röntgenspektrometern för rymdproben, de kallar det PIXL, var hans första doktorand från Macquarie University, före hans KU -tider. Jag tror att jag ska maila henne tidningen och säga, "Det här kan vara av intresse." "