7 دقیقه
داده‌های معدنی جدید پرسیِورنس نشان‌دهنده امکان فعالیت میکربی باستانی در مریخ
داده‌هایی که سال گذشته از کاوشگر پرسیِورنس ناسا بازگردانده شد، الگوهای معدنی و شیمیایی سنگ‌ها در سازند برایت انجل را نشان میدهد که پژوهشگران می‌گویند از قوی‌ترین شواهد دورسنجی تاکنون برای فرآیندهای تحت هدایت میکربی در مریخ باستان است. این کاوشگر سنگی را کشف کرد که «چِوایا فالز» (Chevaya Falls) نام‌گذاری شده و اهداف مشابهی مانند Sapphire Canyon و Apollo Temple را در کف دهانه جِزِرو — یک حوضه دریاچه باستانی که زمانی آب سطحی داشته — یافت.
بخشی از ویژگی‌های چِوایا فالز. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)
ژئوشیمی‌دان جوئل هوروویتز از دانشگاه استونی بروک رهبری یک تحلیل جامع از نتایج ابزارهای پرسیِورنس را بر عهده داشت. تیم گزارش میدهد که ترکیب و آرایش فضایی کانی‌ها در آنچه «خا‌ل‌های پلنگی» نامیده می‌شود، بهترین توضیح را در قالب چرخه‌های ردوکس دارد — واکنش‌های شیمیایی تکرارشونده‌ای که الکترون را میان آهن، گوگرد و کربن آلی منتقل می‌کنند. روی زمین، این فرایندهای ردوکس اغلب توسط متابولیسم میکروبی در رسوبات هدایت می‌شوند: میکروب‌ها کربن آلی را مصرف کرده و از آهن اکسیده یا سولفات به‌عنوان گیرنده الکترون استفاده می‌کنند و در نتیجه مجموعه‌های معدنی مشخصی تولید می‌شود.
نمونههای برایت انجل حاوی چندین مؤلفه‌اند که احتمال تفسیر زیستی را افزایش می‌دهند. ابزارها مواد آلی غنی از کربن، کانیهای رس زیاد که نشانگر حضور آب گذشته‌اند، لایه‌های کلسیم سولفات جداشده با درزهای هماتیت، و تمرکزهای خالدار فسفاتآهن و سولفید آهن را تشخیص دادند — کانی‌هایی که احتمالاً ویوینیت و گریگایت هستند. فسفات‌ها در زیست‌شناسی زمین مرکزی‌اند، در حالی که ویوینیت و گریگایت میتوانند در جریان تبدیل‌های میکروبی آهن و سولفات یا از طریق واکنش‌های ردوکس غیرزیستی تشکیل شوند.
چرا آرایش کانی‌ها اهمیت دارد: تمایز فرایندهای زیستی از غیرزیستی
وجود ماده آلی در مریخ به‌تنهایی نشانه‌ی منحصر‌به‌فردی از زندگی نیست؛ واکنش‌های غیرزیستی نیز میتوانند ترکیبات آلی تولید کنند. آنچه نتایج برایت انجل را برجسته می‌کند، ترکیب چندین نشانگر بالقوه زیستی است: آلی‌ها همراه با رس‌های غنی، رگههای معدنی جداشده و شیمی ویژه آهن-گوگرد-فسفات که در نقاط متمرکز شده است.
هوروویتز و همکارانش مسیرهای زیستی و غیرزیستی را برای تولید کانی‌شناسی مشاهده‌شده مدلسازی کردند. آنها مسیری غیرزیستی یافتند که می‌تواند سولفات را به سولفید کاهش دهد و فازهای سولفیدی و فسفاتی مشابهی تولید کند، اما تنها تحت شرایط شدید — یا pH بسیار پایین (اسیدیته بالا) یا دماهای بالا در محدودهٔ ۱۵۰–۲۰۰°C — و در بازههای زمانی زمین‌شناختی طولانی. سنگهای برایت انجل شواهد مستقل از برخورد با چنین گرما یا اسیدیتهٔ شدید را نشان نمیدهند که این موضوع توضیح غیرزیستی را تضعیف می‌کند.
همان‌طور که مایکل تیس، زیست‌زمین‌شناس از دانشگاه تگزاس A&M، خاطر نشان می‌کند، تنها هویت کانی‌ها مهم نیست بلکه آرایش میکروسکپی و هم‌مکانی آن‌هاست که تفسیر چرخه‌های ردوکس را قابل‌قبول می‌سازد. روی زمین، جوامع میکروبی در محیط‌های رسوبی اغلب دقیقاً همین بافت‌ها و جفت‌های کانیایی را هنگام متابولیزه کردن کربن آلی تولید می‌کنند.
زمینه مأموریت و محدودیت‌ها: چرا بازگرداندن نمونه اهمیت دارد
پرسیِورنس به مجموعه‌ای قدرتمند و مکمل از ابزارها — دوربین‌ها، طیف‌سنج‌ها و تحلیل‌گرهای شیمیایی — مجهز است که میتوانند سنگ‌ها را در محل توصیف کنند. با این حال، این ابزارها نمی‌توانند دامنهٔ کامل تحلیل‌هایی را که در آزمایشگاه‌های زمینی در دسترس است، جایگزین کنند. آزمایشهای قاطع برای میکروفسیلها، الگوهای کسر ایزوتوپی، نشانگرهای مولکولی و ساختارهای معدنی در مقیاس نانویی نیازمند نمونههای بازگردانده‌شده‌اند.
پرسیِورنس هستههای سنگی را برای کمپین آیندهٔ بازگرداندن نمونههای مریخی ذخیره می‌کند. تا زمانی که این نمونه‌ها به زمین نرسند، نتایج برایت انجل قانع‌کننده اما قطعی نیستند. تیم تحقیقاتی خواستار آزمایشهای هدفمند آزمایشگاهی روی زمین برای آزمون هر دو مسیر ردوکس میکربی و غیرزیستی در دماها، فشارها و ترکیب‌شیمیایی شبیه مریخ شده‌اند تا به تفسیر داده‌های دورسنجی کمک کنند و پروتکلهای تحلیلی برای مواد بازگرداندهشده را آماده سازند.
پیامدهای کلیدی علمی
- اگر چرخه ردوکس میکروبی باعث تولید کانی‌شناسی برایت انجل شده باشد، نشان میدهد مریخ باستان گرادیان‌های انرژی، آب و مواد مغذی لازم برای پشتیبانی از متابولیسم‌های شبیه زیستی را فراهم کرده بوده است.
- کشف کانیهای غنی از فسفات و آهن–گوگرد که هم‌مکان با مواد آلی‌اند، بازتاب‌دهندهٔ فرایندهای بیوژئوشیمیایی حیاتی است که در رسوبات زمین زندگی را تأمین می‌کنند.
- منشأ زیستی، استدلال را برای وجود محیط‌های قابل سکونت و احتمالاً زندگی در چندین محل در مریخِ اولیه تقویت می‌کند.
فناوری‌های مرتبط و چشم‌انداز آینده
تأیید نهایی بستگی به ساختارهای بازگرداندن نمونهٔ مریخ، طیف‌سنج‌های جرمی با وضوح بالا، آنالایزرهای ایزوتوپی، میکروسکوپ‌های الکترونی و سایر ابزارهای آزمایشگاهی زمینی دارد. شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی موازی و مطالعات آنالوگ زمینی (برای مثال سیستمهای رسوبی که در آنها چرخه‌های آهن و گوگرد رخ میدهد) چارچوب‌های تفسیر و راهبردهای جستجوی نشانگرهای زیستی روی مریخ و اجرام سیاره‌ای دیگر را تصفیه خواهند کرد.
دیدگاهِ کارشناس
دکتر النا مارتینز، اخترزیست‌شناس و شیمی‌دان سیاره‌ای که در این مطالعه دخیل نبود، می‌گوید: "داده‌های برایت انجل هیجان‌انگیزند زیرا چندین خطِ شواهد را ترکیب می‌کنند که در کنار هم بیش از هر مشاهدهٔ منفردی نشان‌دهندهٔ فعالیت زیستی هستند. بافتهای معدنی و تمرکز فضایی فسفات‌ها همراه با سولفیدهای آهن به‌ویژه تحریک‌کننده‌اند. با این حال باید محتاط بود: مریخ می‌تواند با شیمی‌های غیرزیستی غیرمنتظره ما را غافلگیر کند. گام قاطع بعدی، آنالیز دست اول هستههای بازگرداندهشده با ابزارهایی است که میتوانند میکروفسیلها و الگوهای ایزوتوپی را در مقیاس زیرمیکрон شناسایی کنند."
مارتینز اضافه می‌کند: "پرسیِورنس دقیقاً همان کاری را که یک اکتشافگر رباتیک بزرگ باید انجام دهد، انجام داده است: امیدوارکننده‌ترین نمونه‌ها را شناسایی و آنها را برای مطالعهٔ قطعیِ آزمایشگاهی حفظ کرده است."
نتیجه‌گیری
سازند برایت انجل در دهانه جِزِرو الگوهای معدنی و شیمیایی تولید کرده است که شباهت نزدیکی به برهم‌کنش‌های آهن–گوگرد–آلی دارد که توسط متابولیسم‌های میکروبی روی زمین هدایت می‌شوند. در حالی که مدلسازی دقیق نشان میدهد برخی مسیرهای غیرزیستی میتوانند بخش‌هایی از سیگنال را توضیح دهند، آن سناریوها نیازمند شرایطی‌اند که شواهد مستقلی در سنگ‌ها برای آنها وجود ندارد. تا زمانی که هستههای ذخیره‌شدهٔ پرسیِورنس به زمین بازنگردد و با ابزارهای درجه‌آزمایشگاهی بررسی نشود، این یافته‌ها قوی‌ترین شواهد دورسنجی تا کنون باقی می‌مانند که مریخ باستان ممکن است فرآیندهای ردوکس میانجی‌شده توسط میکروب‌ها را داشته باشد. این کشف اولویت‌ها را برای کمپین بازگرداندن نمونهٔ مریخ و برای آزمایشهای آزمایشگاهی که به تمایز امضاهای ردوکس زیستی و غیرزیستی در دیگر جهان‌ها کمک می‌کنند، روشن‌تر می‌سازد.
منبع: sciencealert
.avif)
نظرات