8 دقیقه
مواد معدنی و ترکیبات آلی غیرمعمول کشف‌شده در جِزِرو
مریخنورد Perseverance ناسا مجموعهای نادر از الگوهای شیمیایی و معدنی را در ساختار «برایِت اِنجِل» (Bright Angel) در دهانهٔ جِزِرو شناسایی کرده است که ممکن است از قوی‌ترین نشانگرهای بالقوهٔ زیستی (biosignatures) کشف‌شده تاکنون روی مریخ باشند. این سنگ‌ها حاوی کربن آلی همراه با آهن، گوگرد و فسفر هستند که در آرایش‌های مکانی یادآور چرخههای اکسید-کاهش هدایت‌شدهٔ میکروبی روی زمین دیده می‌شوند؛ آرایش‌هایی که در زمین اغلب با فعالیت‌های زیستی و واکنش‌های متابولیکی مرتبط‌اند.
ترکیب همزمان کربن آلی و مواد معدنی حساس به اکسیداسیون-کاهش، به‌ویژه در رسوبات غنی از آب، می‌تواند یک نشانگر قوی باشد. البته این هم‌نهی صرفاً شاهدی تکمیلی است و به‌تنهایی اثبات‌کنندهٔ حیات محسوب نمی‌شود؛ با این حال، الگوهای فضاییِ مشاهده‌شده و ترکیب مواد می‌تواند زمینهٔ توضیحات آزمایشگاهی و آنالیزهای ایزوتوپی را فراهم کند که تفاوت میان منشأ زیستی و غیرزیستی را بهتر مشخص کنند.
سنگ‌ها در ساختار Bright Angel. مریخنورد Perseverance ناسا این تصویر را با دوربین Mastcam-Z راست خود تهیه کرده است. Mastcam-Z دو دوربین روی دکل بلند مریخنورد است. این تصویر در تاریخ 29 مه 2024 (روز محلی سول 1164) در زمان محلی میانگین خورشیدی 12:40:40 ثبت شده است. اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech/ASU
زمینهٔ میدانی و روش‌های تحلیلی
لایهٔ Bright Angel در درون کانال Neretva Vallisِ دهانهٔ جِزِرو قرار گرفته و عمدتاً از سنگ‌های رس‌آلود (mudstone) و طبقات رسوبیِ لایه‌لایه تشکیل شده است که در گذشته در حضور آب ایستاده و جاری ته‌نشین شدهاند. این محیط‌های رسوبی که ترکیبی از رسوبات آهسته‌رسیدهٔ آب ایستاده و جریان‌های ناپایا هستند، از منظر حفظ ترکیبات آلی و ثبت فرآیندهای شیمیایی دیرینه اهمیت بالایی دارند، زیرا ساختار لایه‌ای و اندازه ذرات می‌تواند به محافظت و تمرکز مواد حساس کمک کند.
مریخنورد Perseverance از مجموعهای از ابزارها برای نقشهبرداری از مولکولهای آلی و توزیعهای معدنی در مقیاس ریز استفاده کرده است؛ از جمله SHERLOC که یک طیفسنج رامان و فلورسانس است و PIXL که میکروپروب فلورسانس اشعه ایکس (XRF) برای تعیین ترکیب شیمیایی در مقیاس کوچک است. این ابزارها اجازه می‌دهند تا توزیع عنصری و ترکیبات آلی در سطح و درون بافت‌های سنگی مشخص شوند و به‌طور همزمان ساختارهای ریزمقیاس و زون‌های واکنشی را نشان دهند.
برای رسیدن به سایت Bright Angel، Perseverance از میان تپه‌های شنی حرکت کرد و از بلوک‌های سنگی بزرگ عبور نمود تا به این منطقهٔ زمین‌شناسی ویژه برسد. هدف از بررسی این ناحیه، درک شرایط محیطی گذشتهٔ مریخ و ثبت سرنخ‌هایی است که برای برنامه‌های آیندهٔ اکتشافی انسانی و نمونه‌برداری بازگردانی (sample-return) حیاتی خواهند بود. این مأموریت علاوه بر جمع‌آوری داده‌های میدانی، نمونه‌هایی را نیز برای بررسی‌های پیشرفته‌تر هدف‌گذاری کرده است که در آزمایشگاههای زمینی میتوانند آزمونهای حساس‌تر ایزوتوپی و میکروسکوپیک را پشت سر بگذارند. اعتبار: NASA/JPL-Caltech
شاخص‌های معدنی و بافت‌ها
دانشمندان نودول‌های ریز و «جبهههای واکنش» را گزارش کرده‌اند — که به‌طور عام با القاب محاوره‌ای «دانه‌های خشخاش» و «لکه‌های پلنگی» توصیف شدهاند — که غنی‌شده از فسفات آهنِ فرو (احتمالاً ویوینیت vivianite) و سولفید آهن (احتمالاً گریگایت greigite) می‌باشند. روی زمین، این ترکیبات معمولاً در رسوبات غنی از آب و در دماهای نسبتاً پایین شکل می‌گیرند و اغلب با متابولیسم‌های میکروبی مرتبط‌اند که کربن آلی را اکسید می‌کنند و همزمان آهن و سولفات را کاهش می‌دهند.
ویوینیت و گریگایت در محیط‌های غنی از مواد آلی و شرایط احیایی (اکسیداسیون-کاهش پایین) پدید می‌آیند. چنین مواد معدنی‌ای میتوانند نشان‌دهندهٔ فرآیندهای بیوشیمیایی سابق باشند زیرا میکروب‌ها میتوانند آهن و گوگرد را به‌عنوان پذیرندهٔ الکترون در مسیرهای تنفسی خود استفاده کنند. از طرف دیگر، راه‌های غیرزیستی هم میتوانند چنین ترکیباتی تولید کنند؛ بنابراین تحلیلِ آرایش‌های مکانی، بافت میکروسکوپی و ترکیب ایزوتوپی برای تفکیک منشأ لازم است.
ابزار SHERLOC ویژگی رامانِ موسوم به «باند G» را شناسایی کرد که به‌عنوان کربن آلی تفسیر می‌شود. قوی‌ترین سیگنال‌ها در منطقه‌ای ثبت شد که تیم آن را «آپولو تمپل» (Apollo Temple) نامیده است، جایی که ویوینیت و گریگایت همزمان مشاهده شدند. دکتر Michael Tice، زمین‌شناس-زیست‌زمین‌شناس از Texas A&M و از نویسندگان اصلی مطالعه منتشرشده در نشریه Nature، هم‌نوشت که هم‌مکانی ترکیبات آلی و مواد معدنی حساس به اکسیداسیون-کاهش «بسیار قانع‌کننده» است، اما هشدار داد که صرف وجود شیمی آلی به‌تنهایی اثبات حیات نیست و باید با احتیاط تفسیر شود.
تفاسیر، ملاحظات و گامهای بعدی
این تحقیق دو سناریوی اصلی را مطرح می‌کند: (1) ژئوشیمی غیرزیستی موجب شکل‌گیری مجموعهٔ معدنی مشاهده‌شده شده است؛ یا (2) چرخههای اکسید-کاهش مشابه فرایندهای میکروبی موجب تأثیر در شکل‌گیری این مواد در محیطی سرد و آبی بیش از سه میلیارد سال پیش شدهاند. انتخاب میان این دو سناریو به ترکیبی از شواهد میدانی، آنالیزهای آزمایشگاهی دقیق و مدل‌سازی‌های شیمیایی نیاز دارد.
در بسیاری از واکنش‌های گوگرد-آهن غیرزیستی نیاز به دماهای نسبتاً بالا وجود دارد، اما داده‌های مریخنورد نشانه‌ای از گرم‌شدن شدید این سنگ‌ها به دماهای بالا نشان نمی‌دهد که این امر احتمال شکل‌گیری این ترکیبات در شرایط سردتر و وجود مکانیزم‌های زیستی یا شبه‌زیستی را افزایش می‌دهد. با این حال، فرایندهای کاتالیزوری معدنی یا واکنش‌های شیمیایی در حضور مواد آلی میتوانند در دماهای پایین نیز رخ دهند؛ بنابراین برای تفکیک دقیقتر، بررسی‌ایزوتوپی و بافتشناسی دقیق ضروری است.
تیم مأموریت یک نمونهٔ مغزه‌ای با نام «سَفایر کَنیون» (Sapphire Canyon) جمع‌آوری و مهروموم کرده‌اند تا احتمال بازگرداندن آن به زمین وجود داشته باشد. آنالیزهای آزمایشگاهی با ابزارهای حساس و پیشرفته در زمین می‌تواند الگوهای ایزوتوپی کربن، گوگرد و آهن را مشخص کند، ترکیب معدنی در مقیاس نانو و میکروسکوپی را روشن سازد و به دنبال میکروفسیلها یا ساختارهای زیستی ریز بگردد؛ این دست از بررسی‌ها شواهد قوی‌تری برای تمایز میان منشأ زیستی و غیرزیستی ارائه خواهند داد.
نمونهٔ بازگردانی‌شده به زمین می‌تواند شامل آزمایش‌هایی مانند طیف‌سنجی جرمی با تفکیک بالا برای آنالیز ایزوتوپی، میکروسکوپ الکترونی با وضوح بالا برای شناسایی ساختارهای ریز، و کروماتوگرافی برای جداسازی و شناسایی ترکیبات آلی پیچیده باشد. چنین آزمون‌هایی میتوانند تعیین کنند که آیا ترکیبات آلی دارای فراکسیوناسیون ایزوتوپیِ منطبق با پردازش‌های بیولوژیک هستند یا اینکه الگوهای مشاهده‌شده با فرآیندهای سینتتیک و معدنی سازگارند.
نتیجه‌گیری
اگرچه این نتایج شواهد قطعیِ حیات گذشته روی مریخ محسوب نمی‌شوند، یافته‌های منطقهٔ Bright Angel بر اساس معیارهای ناسا در ردهٔ «پتانسیل بیوسایگنیچر» قرار می‌گیرند و این سایت را برای برنامه‌های نمونه‌برداری بازگردانی در اولویت قرار می‌دهند. بازگرداندن این نمونه‌ها به زمین، مستقیم‌ترین مسیر برای روشن‌ساختن این پرسش است که آیا مریخ میزبان اکوسیستم‌های میکروبی بوده که از شیمی آهن و گوگرد مشابه زمین‌های اولیه بهره برده‌اند یا خیر.
از منظر علمی، ترکیب شواهد زمین‌شناسی، شیمیایی و متناظر با فرآیندهای زیستی روی زمین، یک چارچوب قوی برای پیگیری تحقیقات بیشتری فراهم می‌آورد. حتی در صورت تبیین منشأ غیرزیستی، این کشف اطلاعات مهمی دربارهٔ چرخههای شیمیایی مریخ باستان، شرایط محیطی پایدار در رسوبات آبی و توانایی سنگ‌ها در ثبت و نگهداری مولکولهای آلی ارائه می‌دهد؛ دانشی که برای برنامه‌ریزی مأموریت‌های آینده و طراحی آزمایشهای دقیق در سطح مریخ حیاتی است.
در مجموع، یافته‌ها نه تنها سوالات بنیادی دربارهٔ حیات در سیارهٔ همسایه‌مان را تقویت می‌کنند، بلکه چارچوب فنی و علمی لازم برای آزمونهای آینده را نیز شکل می‌دهند: از تحلیل‌های میدانی بیشتر و نمونه‌برداری هدفمند تا بازگرداندن نمونه‌ها و آنالیزهای پی‌جویی در آزمایشگاههای زمینی که میتوانند با دقت بالاتر منشأ ترکیبات مشاهده‌شده را مشخص کنند.
منبع: scitechdaily
نظرات