Datos clave
- SAM, a bordo de Curiosity, analizó Mary Anning 3, una arenisca arcillosa de unos 3.500 millones de años del miembro Knockfarrill Hill, en Glen Torridon, cráter Gale.
- El experimento utilizó TMAH al 25 % en metanol y combinó hidrólisis, pirólisis de hasta 550 °C y metilación.
- Los productos se estudiaron mediante análisis de gases evolucionados (EGA) y cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS).
- El artículo informa de más de 20 moléculas orgánicas; siete destacaron en los datos GC-MS: trimetilbenceno, tetrametilbenceno, benzoato de metilo, dihidronaftaleno, naftaleno, benzotiofeno y metilnaftaleno.
- Las comparaciones de tiempos de retención confirmaron seis de esas moléculas; el metilnaftaleno quedó como identificación tentativa.
- Se asociaron 30 picos cromatográficos con una o más moléculas, pero las identidades restantes no se confirmaron con tiempos de retención.
- Las pruebas de laboratorio atribuyeron la pérdida del estándar interno de ácido nonanoico al venteo durante el muestreo EGA; el pireno no pudo detectarse por los intervalos de calentamiento de las columnas.
Fichas relacionadas
El rover Curiosity de la NASA analizó una muestra de roca marciana con más de 20 moléculas orgánicas, según un estudio sobre el primer experimento de termocimólisis con hidróxido de tetrametilamonio (TMAH) realizado in situ en un cuerpo planetario. La muestra, Mary Anning 3, era una arenisca arcillosa de unos 3.500 millones de años del miembro Knockfarrill Hill, en Glen Torridon, una región del cráter Gale.
El análisis se hizo con el conjunto de instrumentos SAM (Análisis de Muestras en Marte), instalado en Curiosity. Al combinar un reactivo químico, calor y dos métodos de análisis de gases, el equipo consiguió liberar y detectar compuestos de la roca. El estudio distingue entre siete moléculas presentes en los datos del experimento y el conjunto más amplio de señales: seis identificaciones se confirmaron con comparaciones de laboratorio y la séptima, el metilnaftaleno, se consideró tentativa.
Una muestra de antiguos ambientes lacustres y fluviales
Mary Anning 3 procede de depósitos arcillosos que los investigadores relacionan con ambientes lacustres antiguos. Las areniscas con estratificación cruzada de Knockfarrill Hill indican también un cambio hacia condiciones fluviales de mayor energía. La mineralogía de estas arcillas está dominada por esmectitas dioctaédricas y arcillas dioctaédricas ricas en hierro. El artículo señala que, en particular, las esmectitas pueden ofrecer condiciones favorables para concentrar y preservar materia orgánica.
Curiosity perforó y analizó el objetivo Mary Anning 3 en el sol 2879, la unidad que utiliza la misión para contar los días marcianos. La importancia de la localización para este análisis es que la roca arcillosa pudo conservar materia orgánica libre o integrada en estructuras macromoleculares. Los autores interpretan que el experimento logró liberar moléculas preservadas en la roca pese a unos 3.500 millones de años de diagénesis —los cambios que afectan a los sedimentos después de su depósito— y exposición a la radiación.
Cómo funciona la química húmeda de SAM
La cápsula experimental contenía TMAH al 25 % en metanol. Este reactivo fuertemente alcalino puede hidrolizar materia orgánica libre o unida a superficies minerales. En el procedimiento también se aplicaron ruptura térmica, con una pirólisis de hasta 550 °C, y metilación. Así se generaron fragmentos orgánicos volátiles que podían pasar al análisis de gases.
Los productos se midieron de dos maneras. En el análisis de gases evolucionados (EGA), el espectrómetro de masas registró de forma continua la composición global de los gases durante el calentamiento. Para la cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS), los gases se tomaron periódicamente en una trampa de hidrocarburos; luego se liberaron con calor y se separaron en dos columnas cromatográficas, analizadas de forma consecutiva. La cromatografía ayuda a separar componentes de una mezcla y la espectrometría de masas aporta información para identificarlos.
El EGA mostró señales de moléculas de alto peso molecular, con iones de hasta 537 en la relación masa-carga. También hubo una señal compleja asociada a la saturación del detector por iones como los de trimetilamina, un producto de la descomposición del TMAH. Estas mediciones y la GC-MS aportaron tipos de información distintos, que el equipo utilizó conjuntamente para evaluar los compuestos.
Siete moléculas destacadas, con distintos grados de confirmación
En los datos de GC-MS del experimento TMAH aparecieron siete moléculas que no estaban en los análisis de limpieza efectuados antes y después del análisis de la muestra: trimetilbenceno, tetrametilbenceno, benzoato de metilo, dihidronaftaleno, naftaleno, benzotiofeno y metilnaftaleno. Entre los productos descritos también figuran moléculas aromáticas de uno y dos anillos. El benzotiofeno contiene carbono y azufre; el benzoato de metilo es un éster del ácido benzoico.
Para comprobar algunas identificaciones, el equipo comparó los resultados de SAM con pruebas de tiempos de retención realizadas en un equipo de laboratorio semejante. Esas comparaciones confirmaron seis compuestos: trimetilbenceno, tetrametilbenceno, benzoato de metilo, dihidronaftaleno, naftaleno y benzotiofeno. El metilnaftaleno quedó como identificación tentativa.
El estudio describe además 30 picos cromatográficos asociados con una o más moléculas. La identidad de las señales restantes no pudo confirmarse con análisis de tiempos de retención; los espectros de masas permitían plantear posibles identidades, pero no verificarlas con ese criterio. Por eso, el recuento de más de 20 moléculas debe leerse junto con esta diferencia entre señales, identificaciones destacadas y niveles de confirmación.
Controles y límites instrumentales
La cápsula incluía sustancias de control: 1-fluoronaftaleno y pireno como estándares de recuperación, y ácido nonanoico como estándar interno. La detección del 1-fluoronaftaleno y de trimetilamina confirmó que la cápsula se perforó y que el reactivo se calentó. En cambio, no se detectó el ácido nonanoico ni su éster metílico esperado. Según pruebas de laboratorio descritas por los autores, el venteo de gases durante el muestreo periódico de EGA hizo que se perdiera ese estándar. El equipo lo atribuyó al diseño experimental y a la configuración de válvulas de SAM.
El pireno tampoco pudo detectarse en este ensayo: su elución quedaba fuera del intervalo de calentamiento de una columna, y la otra dejó de calentarse antes de que el compuesto pudiera llegar al detector. Estas condiciones delimitan qué controles y señales pudieron medirse y ayudan a interpretar el alcance del experimento; no anulan las identificaciones que sí se contrastaron con los criterios descritos.
Qué permite concluir el resultado
El hallazgo metodológico es que el TMAH pudo liberar una variedad de productos orgánicos de una arenisca marciana antigua y hacerlos analizables con SAM. Los autores consideran que parte de esos compuestos estaba preservada como materia orgánica libre o macromolecular en la roca. La evidencia presentada aborda la presencia y la conservación de compuestos, no su procedencia: el propio estudio plantea como posibilidades un origen exógeno, por ejemplo meteorítico, cometario o asociado al polvo interplanetario, y un origen endógeno, abiótico o biológico.
Por tanto, la detección no resuelve por sí sola cómo se formaron las moléculas. Sí aporta información práctica para interpretar la materia orgánica marciana y para optimizar experimentos TMAH futuros, incluidos los previstos en instrumentos para la misión Rosalind Franklin a Marte y Dragonfly a Titán. El valor del ensayo está en haber probado en Marte una técnica capaz de revelar compuestos que pueden quedar atrapados o integrados en materiales de roca antigua.
El estudio se publicó en Nature Communications. Consulta el artículo científico.