Verschillende organische moleculen op Mars onthuld door het eerste SAM-TMAH-experiment

Oude aanwijzingen verborgen in Marsstenen

Voor wie zich afvraagt of Mars ooit de ingrediënten voor leven heeft gehad, levert deze studie een belangrijk nieuw puzzelstuk. Met een krachtig scheikundig laboratorium aan boord van NASA’s Curiosity-rover hebben wetenschappers een verrassend rijke verscheidenheid aan koolstofhoudende moleculen gevonden in stenen die ongeveer 3,5 miljard jaar geleden zijn gevormd. Deze vondsten bewijzen geen vroeger leven, maar laten zien dat complex organisch materiaal miljarden jaren op het Marsoppervlak heeft overleefd, ondanks sterke straling en chemische verwering.

Een rover als mobiel Marslaboratorium

De ontdekkingen komen van Curiosity’s instrument Sample Analysis at Mars (SAM), dat geboord rotsstof kan verwarmen en de vrijkomende gassen kan analyseren. In dit experiment boorde de rover in een klei‑rijke zandsteen genaamd Mary Anning 3, onderdeel van het Knockfarrill Hill-lid in de Glen Torridon-regio van de Gale-krater. Deze gesteenten waren ooit afzettingen op de bodem of nabij de oever van een oud meer, en hun kleimineralen staan op aarde bekend om hun vermogen organisch materiaal vast te houden en te conserveren. Door op zulke gesteenten te richten, hoopte het team diep begraven chemische aanwijzingen uit Mars’ verre verleden te vangen.

Een speciale chemische badkuip voor Marsstof

Wat dit experiment anders maakt, is een reagens dat tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) heet. In plaats van het gesteente alleen in een oven te verwarmen, voegde SAM deze sterk alkalische vloeistof toe en verwarmde vervolgens het mengsel. Op aarde kan deze aanpak — bekend als thermochemolyse — grote, hardnekkige organische structuren afbreken en de fragmenten op een manier ‘‘kappen’’ die detectie vergemakkelijkt. Binnen SAM werden de tijdens verwarming vrijgekomen gassen deels rechtstreeks gemeten en deels gevangen, gescheiden in gaschromatografiekolommen en vervolgens geanalyseerd met massaspectrometrie om hun identiteit vast te stellen.

Een galerie van Marciaanse organische moleculen

De TMAH-behandeling bracht meer dan 20 verschillende organische moleculen aan het licht die bij eerdere, eenvoudigere verwarmingsexperimenten op hetzelfde gesteente afwezig waren of veel minder opvallend waren. Veel van deze moleculen zijn ringvormig, waaronder benzeenachtige structuren, twee-ringverbindingen zoals naftaleen, en zwavelhoudende ringen zoals benzothiofeen. Sommige dragen extra chemische groepen met zuurstof, stikstof of zwavel. Het team vond zelfs aanwijzingen voor een stikstofhoudende ringstructuur bekend als een N-heterocyclische verbinding, een type motief dat in andere contexten voorkomt in biologisch belangrijke moleculen zoals nucleïnezuren. De verscheidenheid en grootte van deze verbindingen suggereren dat het fragmenten zijn van grotere, oude macromoleculaire materie die TMAH heeft helpen afbreken.

Marsspecifieke moleculen scheiden van rover‑artefacten

Eén van de grootste uitdagingen is onderscheiden wat echt van Mars afkomstig is en wat in het instrument zelf is geproduceerd. De leidingen van SAM bevatten eigen organische materialen, en een langzame lekkage van een ander reagens (MTBSTFA) is bekend sinds Curiosity landde. Om dit te ontrafelen vergeleken de wetenschappers de Mary Anning 3‑run met blanco‑ en reinigingsruns en met gedetailleerde laboratoriumtesten. Ze voerden ook vergelijkbare experimenten uit op het koolstofrijke meteorietmateriaal Murchison, een vergelijkingsmateriaal voor het type materie dat ooit op Mars gevallen kan zijn. Veel van de verbindingen gezien in het Marssediment, waaronder benzothiofeen en verschillende gemethyleerde ringsystemen, vertonen hetzelfde gedrag in meteoriettesten wanneer grote koolstofnetwerken door TMAH worden afgebroken. Tegelijkertijd ontbraken sommige contaminatiemarkers, wat het geval versterkt dat sleutelverbindingen, vooral de grotere aromatische ringen, inheems zijn aan het Marssediment.

Wat deze chemische sporen over Mars zeggen

Samen schetsen de resultaten een beeld van Mars als een wereld waar complex koolstofhoudend materiaal vroeg in zijn geschiedenis aanwezig was en waarvan een deel in oppervlaktesedimenten miljarden jaren heeft standgehouden. De studie beweert niet dat deze organische stoffen biologisch van oorsprong zijn; ze kunnen afkomstig zijn van meteorieten, van niet-biologische reacties tussen water en gesteente, of van andere processen. Maar de grote diversiteit aan bewaarde moleculen — inclusief zwavel‑ en stikstofhoudende soorten en mogelijke N-heterocyclische verbindingen — toont dat Mars een chemisch rijk archief van zijn verleden heeft behouden. Dit eerste in situ TMAH-experiment bewijst dat Curiosity en toekomstige missies oude macromoleculaire materie op Mars kunnen openbreken. Met beter geoptimaliseerde runs en nieuwe instrumenten op komende rovers en landers kunnen soortgelijke technieken op termijn onthullen of een deel van die oude koolstof ooit deel uitmaakte van levende systemen.

Bronvermelding: Williams, A.J., Eigenbrode, J.L., Millan, M. et al. Diverse organic molecules on Mars revealed by the first SAM TMAH experiment. Nat Commun 17, 2748 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70656-0

Trefwoorden: Mars organische stoffen, Curiosity-rover, Gale-krater, astrobiologie, Marciaanse geologie