(Phys.org)—1976, två vikingalandare blev den första amerikanska rymdfarkosten från jorden som landade på Mars. De tog de första högupplösta bilderna av planeten, undersökte planetens geografiska egenskaper, och analyserade atmosfärens och ytans geologiska sammansättning. Det kanske mest spännande, de utförde också experiment som sökte efter tecken på mikrobiellt liv i marsjord.

Övergripande, dessa livsdetektionsexperiment gav överraskande och motsägelsefulla resultat. Ett experiment, experimentet Labeled Release (LR), visade att marsjorden testade positivt för ämnesomsättning - ett tecken på att på jorden, skulle nästan säkert antyda närvaron av liv. Dock, ett relaterat experiment fann inga spår av organiskt material, tyder på frånvaro av liv. Utan organiska ämnen, vad kan vara, eller verkar vara, metabolisera?

Under de fyrtio åren sedan dessa experiment, forskare har inte lyckats förena de motstridiga resultaten, och det allmänna samförståndet är att vikingamännen inte fann några avgörande bevis på liv på Mars. Dock, en liten minoritet av forskare hävdar att vikingas resultat var positiva för livet på Mars.

En framstående förespråkare för denna uppfattning är Gilbert Levin, Experimenter av Viking LR-experimentet. I början, Levin trodde att LR-resultaten var oklara, och konstaterade bara att resultaten överensstämde med biologin. Dock, 1997, efter många år av ytterligare experiment på jorden, tillsammans med nya upptäckter på Mars (som NASA nu har förklarat "beboelig"), och upptäckten av mikroorganismer som lever under lika allvarliga förhållanden på jorden som dem på Mars, han och hans Viking Co-Experimenter, Dr Patricia A. Straat, har hävdat att Mars-resultaten bäst förklaras av levande organismer.

Nyligen, Levin och Straat publicerade en perspektivbit i tidningen Astrobiologi där de omprövar resultaten av Viking LR-experimentet i ljuset av de senaste fynden på Mars och nya förslag på oorganiska ämnen som kan efterlikna de observerade metabolismliknande processerna. De hävdar att inget av de föreslagna abiotiska ämnena förklarar Vikingas resultat tillräckligt, och att mikrober från mars fortfarande bör betraktas som den bästa förklaringen till resultaten.

Hur experimentet Labeled Release fungerade

I LR-experimentet, både Viking 1 och Viking 2 landare samlade in prover av Marsjord, injicerade dem med en droppe utspädd näringslösning, och övervakade sedan luften ovanför jorden för tecken på metaboliska biprodukter. Eftersom näringsämnena var märkta med radioaktivt kol-14, om mikroorganismer i jorden metaboliserade näringsämnena, de skulle förväntas producera radioaktiva biprodukter, såsom radioaktiv koldioxid eller metan.

Innan uppskjutningen av rymdfarkosten Viking, forskarna testade det experimentella protokollet på en mängd olika markjordar från tuffa miljöer, från Death Valley till Antarktis. I varje fall, experimenten testade positivt för livet. Sedan som en kontroll, forskarna värmde upp proverna till 160 °C för att döda alla livsformer, och testade sedan igen. I varje fall, experimenten testade nu negativa. För att ytterligare bekräfta att den experimentella proceduren inte skulle ge falska positiva resultat, forskarna testade det på jordar som är kända för att vara sterila, såsom de från månen och vulkanön Surtsey nära Island, vilket gav negativa resultat som förväntat.

Väl på Mars, LR-experimentet utfördes efter att experimentet med att söka efter organiska molekyler kom upp tomhänt. Så det kom som en överraskning när båda vikingalandarna, ligger 4, 000 mil ifrån varandra, insamlad jord som testade positivt för ämnesomsättning. För att utesluta möjligheten att den starka ultravioletta strålningen på Mars kan orsaka de positiva resultaten, landarna samlade jord begravd under en sten, som återigen testade positivt. Kontrolltesterna fungerade också, med 160 °C steriliseringskontrollen som ger negativa resultat.

Dessutom, det verkade som att allt som gjorde metaboliseringen var relativt ömtåligt, eftersom metabolisk aktivitet reducerades avsevärt när provet värmdes till 50 °C, och helt frånvarande när jorden förvaras mörkt i två månader vid 10 °C. Levin och Straat tror att dessa resultat ger några av de starkaste bevisen för att jorden innehöll liv från mars.

Icke-biologiska kandidater

Ända sedan LR-experimenten, forskare har letat efter andra typer av icke-biologiska kemikalier som kan ge identiska resultat.

I deras nya tidning, Levin och Straat granskar några av dessa förslag. En möjlig kandidat är format, som är en komponent av myrsyra som finns naturligt på jorden. Ett experiment av LR-typ 2003 fann att formiat i ett jordprov från Atacamaöknen i Sydamerika gav ett positivt resultat, trots att jorden praktiskt taget inte innehöll några mikroorganismer. Dock, studien inkluderade inte en steriliseringskontroll, och det är troligt att formiatkoncentrationen i Atacamaöknen är mycket högre än den på Mars.

En annan potentiell kandidat är perklorat eller en av dess nedbrytningsprodukter. År 2009, Phoenix -uppdraget till Mars upptäckte perklorater i Mars -marken. Även om perklorater kan ge ett positivt resultat eftersom de producerar gas när de interagerar med vissa aminosyror, de bryts inte ner vid 160 ° C, och så skulle fortsätta att ge positiva resultat efter steriliseringskontrollen.

En studie från 2013 föreslog att kosmisk strålning och solstrålning kan få perklorat att bryta ner till hypoklorit, som skulle ge positiva resultat och, till skillnad från perklorat, förstörs genom uppvärmning till 160 ° C. Av dessa anledningar, hypoklorit är utan tvekan den bästa kandidaten ännu för att förklara LR -resultaten.

Ändå, Levin och Straat noterar att hypoklorit ännu inte har testats vid 50 °C (temperaturen vid vilken aktiviteten i Mars-jorden reducerades avsevärt) eller efter långtidsförvaring i mörker (vilket gav ett negativt resultat för marsproverna) . Så vid det här laget, inget icke-biologiskt medel har uppfyllt alla LR-resultaten.

Biologiska kandidater

Idag vet forskare mycket mer om Mars än för 40 år sedan. En av de största upptäckterna kom 2014, när Mars Science Laboratory Curiosity -rovern upptäckte närvaron av organiska molekyler på Mars för första gången.

Under de senaste två åren, Curiositys provanalys ombord på Mars (SAM) laboratorium har upptäckt metan, klorerade kolväten, och andra organiska molekyler. Forskare misstänker att dessa organiska ämnen kan ha bildats på Mars eller burits dit av meteoriter.

Upptäckten av organiskt material på Mars väcker frågan om varför vikingaexperimentet inte upptäckte organiskt material redan 1976. Som Levin förklarar, det finns flera skäl som kan förklara varför Viking-resultaten var negativa.

"Vi påpekade för länge sedan problemen med Viking GCMS (gaskromatograf - masspektrometer), ", sa Levin. "Även dess experimentator, Dr Klaus Biemann, betonade ofta att GCMS inte var ett livsdetektionsexperiment. Det krävdes minst en miljon mikrobiella celler för att upptäcka organiskt material. Dessutom, instrumentet hade ofta misslyckats när det testades på jorden. Senare, det påstods att perklorat i jorden förstörde det organiska materialet. Dock, Jag ser försiktigt på detta eftersom det inte finns några bevis för perklorat på vikingaplatserna."

I ljuset av de senaste fynden, Levin och Straat anser att det är viktigt att ompröva LR -resultaten som att de har ett biologiskt ursprung. Andra forskare som stöder denna uppfattning har föreslagit att livet på Mars kan ha formen av metanogener (mikroorganismer som producerar metan som en biprodukt), halofiler (som kan tolerera höga saltkoncentrationer såväl som kraftig strålning och låga syrekoncentrationer), eller någon typ av "kryptobiotisk" mikroorganism som ligger vilande tills den återaktiveras, till exempel genom en näringslösning som den i LR-experimentet.

Publicera utmaningar

Att publicera en artikel om livet på Mars var väldigt annorlunda än att publicera mer typiska studier (genom åren, Levins forskning har inkluderat sötningsmedel med lågt kaloriinnehåll, läkemedel, säkrare bekämpningsmedel, och avloppsvattenreningsprocesser, bland andra). Det tog nästan 20 år för Levin och Straat att publicera en peer-reviewed artikel om deras tolkning av Viking LR-resultaten.

"Sedan jag först drog slutsatsen att LR hade upptäckt liv (1997), stora juriedagböcker hade vägrat våra publikationer, " berättade Levin Phys.org . "Jag och min co-experimenter, Dr Patricia Ann Straat, publicerades sedan huvudsakligen i astrobiologisektionen av SPIE Proceedings, efter att ha presenterat tidningarna vid de årliga SPIE-kongresserna. Även om dessa var inbjudna papper, de ignorerades till stor del av huvuddelen av astrobiologer i sina publikationer." Dessa tidningar finns tillgängliga på gillevin.com.

"Vid ett möte med den kanadensiska rymdorganisationen, Jag träffade Dr Sherry Cady, redaktören för Astrobiologi . Hon bjöd in mig att skicka in ett papper för peer review. Jag gjorde det och det studsades omedelbart, inte ens skickas ut för granskning på grund av dess livskrav.

"Pat och jag bestämde oss för att vi skulle ta fram ett papper som skulle klara den yttersta vetenskapliga granskningen. Det tog år av otaliga återgivningar och efterlevnad av eller förklaringar bort från en myriad av granskarnas kommentarer, men vi fortsatte tills vi gjorde oss av med varje negativ kommentar. Således, vi tror att denna publikation är ganska betydelsefull genom att den skrubbats så noggrant att de återstående punkterna är stadigt fastställda.

"Du kanske inte håller med om slutsatsen, men du kan inte förringa stegen som leder dit. Du kan bara säga att stegen är otillräckliga. Men, till oss, det verkar vara ett svagt försvar, eftersom ingen skulle motbevisa dessa resultat om de hade uppnåtts på jorden. "

Framtidsutsikter

För Levin och Straat, en av de viktigaste anledningarna till att överväga att det finns liv på Mars är ett praktiskt skäl som kan påverka framtida forskning.

"Det verkar klokt att forskarsamhället upprätthåller biologi som en hållbar förklaring av LR experimentella resultat, " skriver de i sin tidning. "Det verkar oundvikligt att astronauter så småningom kommer att utforska Mars. För deras hälsa och säkerhet, biologi bör hållas i förgrunden för möjliga förklaringar till LR-resultaten."

Går framåt, Levin och Straat föreslår att noggrant utformade experiment kan hjälpa till att svara på frågan om liv på Mars. Särskilt, Experiment av LR-typ som testar kiral preferens kan avgöra om det metaboliserande ämnet är biologiskt eller kemiskt, eftersom endast biologiska medel kan skilja mellan vänster och höger isomerer. Forskarna betonar också vikten av det fortsatta sökandet efter organiska molekyler, särskilt de med biologisk betydelse som aminosyror, enkla kolhydrater, lipider, proteiner, och DNA. Framtida experiment kan också ge möjligheten att undersöka marsjorden i mikroskop.

Trots de positiva utsikterna, Levin och Straat noterar att alla framtida experiment kommer att ha en oundviklig nackdel:potentialen för kontaminering av tidigare landare. I detta avseende Vikingalandarna var unika genom att de var det enda orörda marslivsdetekteringsexperiment som vi någonsin kommer att ha.

© 2016 Phys.org