Ett forskarlag inklusive forskaren Atsuko Kobayashi från Earth-Life Science Institute (ELSI) vid Tokyo Institute of Technology, Japan, och forskaren Mizuho Koike från Institute of Space and Astronautical Science vid Japan Aerospace Exploration Agency, har hittat kvävehaltigt organiskt material i karbonatmineraler i en marsmeteorit. Detta organiska material har med största sannolikhet bevarats i 4 miljarder år sedan Mars noachiska ålder. Eftersom karbonatmineraler typiskt faller ut från grundvattnet, detta fynd tyder på en våt och organisk rik tidig Mars, som kunde ha varit beboeligt och gynnsamt för livet att starta.

I årtionden, forskare har försökt förstå om det finns organiska föreningar på Mars och i så fall, vad deras källa är. Även om nyare studier från roverbaserad Mars-utforskning har upptäckt starka bevis för Mars organiskt material, lite är känt om var de kom ifrån, hur gamla de är, hur spridda och bevarade de kan vara, eller vad deras eventuella samband med biokemisk aktivitet kan vara.

Marsmeteoriter är delar av Mars yta som själva sprängdes ut i rymden av meteornedslag, och som till slut landade på jorden. De ger viktiga insikter i Mars historia. En meteorit i synnerhet, heter Allan Hills (ALH) 84001, uppkallad efter regionen i Antarktis som den hittades 1984, är särskilt viktigt. Den innehåller orangefärgade karbonatmineraler, som föll ut från salt flytande vatten på Mars nära yta för 4 miljarder år sedan. När dessa mineraler registrerar Mars tidiga vattenmiljö, många studier har försökt förstå deras unika kemi och om de kan ge bevis för forntida liv på Mars. Dock, tidigare analyser lidit av kontaminering med markmaterial från antarktisk snö och is, vilket gör det svårt att säga hur mycket av det organiska materialet i meteoriten som verkligen var Mars. Förutom kol, kväve (N) är ett väsentligt element för jordlevande liv och ett användbart spårämne för planetariska systemutveckling. Dock, på grund av tidigare tekniska begränsningar, kväve hade ännu inte uppmätts i ALH84001.

Denna nya forskning utförd av det gemensamma ELSI-JAXA-teamet använde toppmoderna analytiska tekniker för att studera kvävehalten i ALH84001-karbonaterna, och teamet är nu övertygade om att de har hittat de första solida bevisen för 4 miljarder år gamla Mars-organiska ämnen som innehåller kväve.

Terrestra kontaminering är ett allvarligt problem för studier av utomjordiska material. För att undvika sådan kontaminering, teamet utvecklade nya tekniker att förbereda proverna med. Till exempel, de använde silvertejp i ett ELSI rent labb för att plocka bort de små karbonatkornen, som är ungefär lika breda som ett människohår, från värdmeteoriten. Teamet förberedde sedan dessa korn ytterligare för att ta bort eventuella ytföroreningar med ett scanningselektronmikroskopfokuserat jonstråleinstrument vid JAXA. De använde också en teknik som kallas Nitrogen K-edge micro X-ray Absorption Near Edge Structure (μ-XANES) spektroskopi, vilket gjorde det möjligt för dem att detektera kväve som fanns i mycket små mängder och att bestämma vilken kemisk form kvävet var i. Kontrollprover från närliggande magmatiska mineral gav inget detekterbart kväve, visar att de organiska molekylerna endast fanns i karbonatet.

Efter de noggranna kontamineringskontrollerna, teamet fastställde att de upptäckta organiska ämnen sannolikt verkligen var Mars. De bestämde också bidraget av kväve i form av nitrat, en av de starka oxidanterna på nuvarande Mars, var obetydlig, vilket tyder på att den tidiga Mars förmodligen inte innehöll starka oxidanter, och som forskare har misstänkt, det var mindre oxiderande än det är idag.

Mars nuvarande yta är för hård för att de flesta organiska ämnen ska överleva. Dock, forskare förutspår att organiska föreningar kan bevaras i miljöer nära ytan i miljarder år. Detta verkar vara fallet för de kvävehaltiga organiska föreningar som teamet hittade i ALH84001-karbonaterna, som verkar ha varit fångade i mineralerna för 4 miljarder år sedan och bevarade under långa perioder innan de slutligen levererades till jorden.

Teamet är överens om att det finns många viktiga öppna frågor, som var kom dessa kvävehaltiga organiska ämnen ifrån? Kobayashi förklarar, "Det finns två huvudsakliga möjligheter:antingen kom de från utanför Mars, eller så bildades de på Mars. Tidigt i solsystemets historia, Mars var sannolikt överös med betydande mängder organiskt material, till exempel från kolrika meteoriter, kometer och dammpartiklar. Vissa av dem kan ha lösts upp i saltlaken och fastnat i karbonaterna." Koike tillägger att alternativt, kemiska reaktioner på tidiga Mars kan ha producerat de N-bärande organiska ämnen på plats. Hur som helst, de säger, dessa fynd visar att det fanns organiskt kväve på Mars innan det blev den röda planet vi känner idag; tidiga Mars kan ha varit mer "jordliknande, "mindre oxiderande, blötare, och ekologiskt rika. Kanske var det "blått".