.

1. Jakten på organiska molekyler
på Mars
Sandra Siljeström
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

2. En förutsättning för liv
• Vatten
• Energikälla
• Vissa kemiska grundämnen: C, N, P, O, S
• Organiska molekyler -som vi känner livet idag!

3. Organiskt material på Mars
2.43*108 g reducerat kol t.ex. organiska molekyler anländer till Mars
varje år. Även vid formadet av Mars borde tillkommit kol i olika former.

4. Utforskningen av Mars
NASA
• Marnier 4 and 9
• Kretsare: Mars Reconnaissance orbiter, Mars Odyssey, MAVEN (september
2014 )
• Landare och strövare: Viking, Pathfinder, MER rovers, Phoenix and
Curiosity.
ESA
• MarsExpress-En kretsare.
• ExoMars- Strövare som ska skickas iväg 2018.
Ryssland
Mars and Phobos
• Många rymdsonder till Mars har misslyckats.

5. Viking
NASA marssond 1975
• Kretsare och 2 landare
• Mål: Leta efter liv
• 4 kemiska och
biologiska experiment
Källor: NASA

6. Viking py-GC-MS
Att göra våtkemi på
Mars är svårt, pga.
lågt tryckt osv.
Därför pyroliserar
man proverna.
Masspektrometer
Gaskromatograf
Ugn

7. Viking-GC-MS-resultat
• Väldigt små mängder organiskt material hittades, inte
signifikant. Mest CO2.
• Klorinerade kolväten  Kontamination från rengörning.
Inget liv på Mars.

8. Vad är allt organiska material som
borde finnas på Mars?
Förstörs av:
• UV strålning
• Kosmisk strålning
• Väteperioxid (starkt oxiderande)
• Oxiderande ämnen (perklorat ClO4) hittade av Phoenix av på Mars yta.
Organiska molekyler förstörs vid oxidation och bildar CO2.

9. Ny diskussion om Vikingresult
+ Organiska
molekyler
(Mars eller
Perklorat Jorden?)
Pyrolysugn 600˚C + CO2

10. Curiosity
Självporträtt Källa: NASA
Ny strövare från NASA
• 2012-2014
• Storlek = Minicooper
(största).
• Innehåller 10 olika
vetenskapliga instrument .
• Landat på en geologisk
intressant plats med många
sedimentära lager (där
organiska molekyler kan
bevaras).

11. Sample analysis on Mars (SAM)
Masspektrometer
Evolved gas analyis (EGA)
Gaskromatograf
Ugn
• Py-GC-MS
• EGA
• Sex olika GC-kolonner
• Derivatisering

12. Derivatisering
Skyddar molekyler under pyrolys och gör att de går lättare genom kolonen.

13. Curiosity-Första resultat
Första resultat efter första årets mätningar från ytan och under
ytan.
• Identiferat en sjö med neutralt pH.
• Identifierat C, S, N, O, P och potentiella mikrobiella energikällor.
• Perklorat har detekterats-finns över hela Mars yta?
• Klorinerade kolväten.
Borrhål på Mars
Källa: NASA

14. MTBSTFA
• N,N-methyl-tert.-butyl-dimethylsilyltrifluoroacetamide
(MTBSTFA)
Används för derivatisering
och finns i vissa Curiosity-ugnar.
En eller flera av dessa ugnar
har gått sönder.
Nu finns detta med i varje
mätning som

15. Framtiden för Curiosity
Har gått två år sedan landning men har just
förlängd arbetstid..
Nya mätningar planerade, nya platser (mer sedimentära lager
med bättre organiska preservation) och nya upptäckter.
Vissa nya preliminära mätningar indikerar att inte allt
detekterat organisk material kan förklaras med
MTBSTFA eller annan kontamination från jorden. Från
Mars?

16. Marsmeteoriter
120 marsmeteoriter har hittats i
främst Sahara and Antarktis.
Tissint
Källa: NASA

17. Organiskt material i marsmeteoriter
Det finns organiskt material i marsmeteoriter.
Är detta kontamination från jordern.
Kol14mätningar indikerar att en del av materialet är kontamiation.
Men det finns en organiskt komponent som inte frigörs förrän
T>700˚C.
Källa: Jull 1991, Geochimica et Cosmochimica Acta
Jull 1998, Science
Wright 1992, Geochimica Cosmochimica Acta.

18. Var är denna hög-T kompnent?
DAG476- Olivine and pyroxene
(magmatic minerals). Olivine in DAG476

19. Raman spektroskopi av magmatiskt kol i
DAG476
Px
Sp
MMC
A B C
D E F
DAG476
A. Mikroskopi av
spinel
B. Olivin
C. Pyroxen
D. Spinel
E. MMC
Amorft makromokulärt kol under ytan på olivin i
association med vissa andra magmatiska
mineralfaser. Hittades i 11 olika marsmeteoriter.
Källa: Steele et
al. 2012 Science.

20. Tissint
I 2011 föll Tissint. Få marsmeteoriter är fall som anses mer
pristina än fynd.

21. Raman av Tissint
A. Mikroskopi B. Glass C. Magnetite D. Fosfat E. Pyroxen F. Sulfid G. MMC.
Skala är 3 μm.
Steele A., McCubbin, F. M., Benning L.G.., Siljeström S, Cody G., Goreva, Y.,
Hauri, E. H., Wang, J., Kilcoyne, A.L.D.,GradyM., Smith C., Freissinet C.,
Glavin, D. P., Burton, A. S., Fries, M. D., Blanco J.D.R., GlamoclijaM., Rogers,
K.L., Mikhail, S., Dworkin, J., Organic Carbon Inventory of the Tissint
meteorite. 44th Lunar and Planetary Science Conference, The Woodlands,

22. ToF-SIMS of Tissint
After roughly 0.6 μm sputtering with Ar. In
these maps red is always AlO2
B) green – S- (m/z 31.97),
blue – PO2- (m/z 62.97),
C) green – S-, blue – SO2- (m/z 63.96), D)
green – SO2-, blue –CN- (m/z 26.00),
E) green – SO2-, blue – CNO- (m/z 42.00).
F) green SO2-, blue –COOH- (m/z 45.00).
Steele A., McCubbin, F. M., Benning L.G., Siljeström S, Cody G.,
Goreva, Y., Hauri, E. H., Wang, J., Kilcoyne, A.L.D.,GradyM.,
Smith C., Freissinet C., Glavin, D. P., Burton, A. S., Fries, M. D.,
Blanco J.D.R., GlamoclijaM., Rogers, K.L., Mikhail, S., Dworkin,
J., Organic Carbon Inventory of the Tissint meteorite. 44th
Detection of nitrogen-containing species?
This data is also supported by NanoSIMS and STXM.

23. ExoMars
ESA rymdsond
2016: ExoMars Trace Gas
Orbiter.
2018: ExoMars strövare (218
sols).

24. MOMA-Mars Organic Molecule
Analyzer
Kombinerar
pyrolys GC-MS och
laser desorption.
Källa: MOMA team

25. Laser desorption
+ detector
Som pyrolys men istället för ugn som har man laser för att förånga
molekylerna som leds i en masspektometer. Mindre känslig för
perklorater?

26. TesEt xpoåM Svaarslbard
Analoger till Mars
A. ColletthØgda
(karbonater,
evaporiter)
B. Botnia halvØya
(Vädrad basalt med
lera.)

27. Test på Svalbard
Test av pyr GC-MS
och derivatisering

28. Test på Svalbard
Jämförelse mellan
MOMA prototyp (grå)
och kommersiellt
instrument (svart)
A. Prov från
CollethØgda
B. Prov från
BotniahalvØya.

29. Test på Svalbard
A. Blank
B. CollethØgda
C. BotniahalvØya
Resultat visar att
BotniahalvØya
innehåller spår av
nyligt avlidet liv i
form av
aminosyror, socker
och fettsyror.

30. Framtiden
• ExoMars med MOMA skickas 2018
• Mars 2020-Ny Nasaströvare baserat på
Curiosity
• Mars sample return?
• Nya marsmeteoriter hittas kontinuerligt och
nya avancerade tekniker.

31. Mars sample return