Att avslöja det potentiellt beboeliga klimatet på forntida Mars är en viktig del av NASA:s uppdrag att utforska och förstå det okända, att inspirera och gynna mänskligheten – och i 10 år har Curiosity-rovern varit aktuell på den röda planeten.

För att markera tillfället är här fem av de viktigaste upptäckterna som forskare har gjort med hjälp av Curiositys instrumentsvit Sample Analysis at Mars (SAM). SAM är ett av NASA:s mest kraftfulla astrobiologiinstrument på Mars. Designad och byggd vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, söker SAM efter och mäter organiska molekyler och lätta element, som är viktiga för livet som vi känner det. För att slutföra denna uppgift har SAM komponenter som forskare använder på distans för att testa marsprover.

1. Detektering av organiska föreningar på Mars

Charles Malespin och Amy McAdam, SAM:s rektor och biträdande huvudutredare vid Goddard, är mycket överens om SAM:s viktigaste fynd:SAM upptäckte organiska molekyler i stenprover som samlats in från Mars Gale Crater. Organiska molekyler (de som innehåller kol) skulle kunna användas som byggstenar och "mat" för livet. Deras närvaro på Mars tyder på att planeten en gång kunde ha försörjt liv, om det någonsin varit närvarande.

Även om isotoper i koldioxid och metan som mäts under vissa SAM-provanalyser kan stämma överens med uråldrig biologisk aktivitet som producerar de organiska ämnen som observerats, men det är viktigt att det också finns icke-livsbaserade förklaringar - till exempel kan denna isotopsignal vara ett resultat av en interaktion mellan ultraviolett ljus från solen och koldioxid i Mars atmosfär producerar organiska ämnen som faller till ytan, inget liv krävs.

Sammantaget motiverar dessa resultat pågående och framtida studier med SAM och hela Curiosity-sviten av instrument, såväl som andra planetariska uppdrag som söker efter bevis på beboeliga miljöer och liv bortom jorden.

2. Metanvariabilitet

Med hjälp av SAM:s Tunable Laser Spectrometer, utvecklad vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien, har forskare upptäckt fluktuationer i mängden metan i atmosfären nära ytan där Curiosity samlar prover. På jorden kommer det mesta av den metan som finns i atmosfären dit tack vare processer från livet och varierar till följd av förändringar i biologiska processer, men vi vet inte om så är fallet på Mars.

Curiosity är inte utrustad för att avgöra om metanet den har upptäckt kommer från biologiska processer eller inte, men mängden Red Planet-uppdrag fortsätter att lägga ihop det lockande pusslet.

3. Stenbildning och exponeringsålder i Gale Crater

Curiosity had only been on Mars for a bit more than a year when, thanks to SAM, scientists determined both the formation age and the exposure age of a rock on the surface of another planet for the first time.

The rocks around the rim of Gale Crater were formed about 4 billion years ago, then transported as sediments to Yellowknife Bay. "Here they were buried and became sedimentary rocks," McAdam said. From there, weathering and erosion slowly broke down and exposed the rocks to surface radiation about 70 million years ago. Apart from providing insight into Mars's erosion rates, knowing how long a sample was exposed enables scientists to consider possible radiation-induced changes to organic compounds which could affect the ability to identify potential biosignatures.

"The age dating experiment was not planned before launch," McAdam said. "But flexibility in the design and operation of SAM, and dedication of a team of scientists and engineers, enabled it to be successfully carried out."

4. Homing in on the history of water on Mars

SAM has also shed light on Mars's wetter past and how the planet has dried out. Water is vitally important to life as we know it, and "multiple lines of evidence indicate that the rocks of Gale Crater record a rich history of water," Malespin said. Part of that evidence is the presence of jarosite, a ruddy-yellow mineral only formed in watery environments, McAdam said. An age-dating experiment with SAM and another Curiosity instrument (APXS) found jarosite hundreds of millions of years younger than expected.

This finding suggests that even as much of the surface of Mars was becoming dry, some liquid water remained below the surface in the Gale Crater environment, extending the period of habitability for any Martian microbes that might have existed.

In addition, analyses by SAM provided insight into the loss of Mars's atmosphere that led its long-term evolution from the early warm and wet state to the current cold and arid state. Water, H₂ O, contains two hydrogen atoms and one oxygen atom. The hydrogen can be swapped for a heavier form of itself, called deuterium. Through measuring the deuterium-to-hydrogen ratio in its samples, Curiosity uncovered evidence of a history of hydrogen escape and water loss on Mars.

5. Biologically useful nitrogen

On Earth, nitrogen is an essential ingredient in the recipe for life—but not just any nitrogen will do. For most biological processes to make use of it, the nitrogen atoms must first be "fixed":freed from their strong tendency to interact only with themselves. "Fixed nitrogen is required for the synthesis of DNA, RNA, and proteins," Malespin said. "These are the building blocks of life as we know it."

SAM detected fixed nitrogen in the form of nitrate in rock samples it analyzed in 2015. The finding indicated that biologically and chemically usable nitrogen was present on Mars 3.5 billion years ago.

"While this nitrate could have been produced early in Martian history by thermal shocks from meteor impacts," McAdam said, "it is possible that some could be forming in the Martian atmosphere today."

No finding from SAM or Curiosity's other instruments can offer proof positive for past life on Mars, but importantly, these discoveries don't rule it out. Earlier this year, NASA extended Curiosity's mission at least into 2025, allowing the rover and its mobile SAM chemistry lab to stay focused on the tantalizing matter of Mars's habitability. + Utforska vidare

Curiosity rover takes inventory of key life ingredient on Mars