شواهد قدرتمند از احتمال حیات میکروبی در مریخ به‌دست آمد!

داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط مری‌نورد Perseverance طی سال گذشته اکنون شواهدی ارائه کرده که ممکن است قوی‌ترین شاهد تا کنون برای وجود حیات میکروبی گذشته در مریخ باشد. سنگی که پژوهشگران نام «Chevaya Falls» بر آن گذاشته‌اند و نمونه‌هایی دیگر از واحد سنگی موسوم به «Bright Angel formation» دارای الگوهای خال‌خالی شبیه به پوست پلنگ هستند؛ الگوهایی که تحلیل‌های دقیق هدایت‌شده توسط ژئوساینتیست و سیاره‌شناس Joel Hurowitz از دانشگاه Stony Brook نشان می‌دهد بهترین توضیح برای شکل‌گیری آنها فرایندهای زیستی است.

البته قطعیت تنها پس از بازگردانده شدن نمونه‌هایی که Perseverance جمع کرده و انجام آزمایش‌های کامل در آزمایشگاه‌های زمین به دست خواهد آمد. فرآیندهای غیربیولوژیک هنوز منتفی نیستند؛ اما مجموعه شواهدی که Hurowitz و همکارانش گردآوری کرده‌اند، بسیار قوی و تحریک‌آمیز است. Perseverance حدود یک سال پیش هنگام عبور از کف دهانه جِزِرو — حوضه‌ای وسیع که زمانی آب مایع در آن جریان داشته — سنگ Chevaya Falls را شناسایی کرد. این کشف توجه دانشمندان را فوراً جلب کرد، زیرا در زمین ویژگی‌های مشابه معمولاً با میکروب‌های فسیل‌شده مرتبط‌اند. با این حال، داده‌های فراهم‌شده توسط مجموعه ابزارهای علمی Perseverance از Chevaya Falls و دو سنگ دیگر در واحد Bright Angel، یعنی Sapphire Canyon و Apollo Temple، نیاز به بررسی‌های بیشتر داشت.

ترکیب شیمیایی و نشانه‌های احتمالی زیستی

طبق گزارش مجله نیچر، داده‌های Perseverance نشان می‌دهند نمونه‌های تحلیل‌شده حاوی مواد آلی غنی از کربن بوده‌اند. وجود ماده آلی به خودی خود معیار قاطعی برای زیستی بودن نیست، زیرا فرآیندهای غیربیولوژیک نیز می‌توانند مواد آلی تولید کنند. اما معنی‌دار شدن این ترکیبات زمانی است که دیگر نشانگرهای بالقوه زیستی نیز حضور داشته باشند. واحد Bright Angel غنی از رس (clay) است؛ نشانه‌ای قوی از حضور آب در گذشته — یکی از پیش‌شرط‌های کلیدی برای زیست. در سنگ، کلسیم سولفات با بندهایی از معدنی آهنی به نام هماتیت (hematite) جدا شده بودند.

خال‌های پلنگی به‌ویژه غنی از فسفات آهن و سولفید آهن بودند که محتمل‌ترین ترکیبات آنها ویویانیت (vivianite) و گریگیت (greigite) تشخیص داده شده است. فسفات‌ها در زمین اهمیت زیستی بالایی دارند و هر دو معدن می‌توانند نتیجه واکنش‌های اکسیداسیون-کاهش (redox) الکتروشیمیایی با کربن آلی باشند؛ واکنش‌هایی که می‌توانند منشأ زیستی یا غیرزیستی داشته باشند. همان‌طور که Michael Tice، ژئوبیولوژیست و اخترزیست‌شناس از دانشگاه Texas A&M می‌گوید: «مسئله تنها وجود کانی‌ها نیست، بلکه نحوه قرارگیری و آرایش آنها در ساختارها است که نشان می‌دهد ممکن است از چرخه‌های اکسیداسیون-کاهش آهن و گوگرد شکل‌گرفته باشند.» او اضافه می‌کند: «در زمین، مواردی از این نوع در رسوبات شکل می‌گیرند که میکروب‌ها مواد آلی را مصرف می‌کنند و عملاً «از زنگ‌آهن و سولفات تنفس می‌کنند». بودن چنین نشانه‌هایی در مریخ این پرسش را به‌وجود می‌آورد: آیا فرایندهای مشابه در آنجا نیز رخ داده‌اند؟»

مدل‌سازی فرایندها؛ تمایز بین مسیرهای زیستی و غیـرزیستی

تیم پژوهشی مدل‌های مختلفی را برای شبیه‌سازی فرایندهایی که می‌توانند ترکیب معدنی مشاهده‌شده در Bright Angel را تولید کنند، طراحی کردند. آنها یک مسیر غیـرزیستی را که سولفات را به سولفید کاهش می‌دهد و نتایجی مشابه با نمونه‌های مریخی ایجاد می‌کند، شناسایی کردند؛ اما این مسیر بسیار کند است و نیازمند شرایطی مانند اسیدیته بالا یا دماهای بسیار بالا (بیش از 150–200 درجه سانتی‌گراد) است. مریخ می‌تواند از طریق فعالیت‌های آتشفشانی شرایط اسیدی و دماهای بالا تولید کند. با این حال، نمونه‌های Bright Angel هیچ‌یک از دیگر نشانه‌های قرار گرفتن در معرض چنین حرارت یا pH پایین را نشان نمی‌دهند. این تناقض باعث می‌شود گزینه زیستی برای تولید این ساختارها جذاب‌تر و منطقی‌تر جلوه کند، هرچند که اثبات آن مستلزم بازگشت نمونه‌ها به زمین و آزمایش‌های جامع است. ابزارهای Perseverance توانمندی‌های بسیار محدودی نسبت به امکانات آزمایشگاهی زمین دارند و پژوهشگران بی‌صبرانه منتظرند تا سنگ‌ها به زمین برسند تا آزمون‌های پیشرفته‌تر روی آنها انجام شود. در همین حال، تیم پیشنهاد کرده است که پژوهشگران زمینی آزمایش‌های بیشتری روی فرایندهای زیستی و غیـرزیستی بالقوه انجام دهند تا بتوانند منشأ دقیق‌تر این ویژگی‌ها را روشن کنند.

فناوری‌ها و چشم‌انداز آینده

برنامه بازگرداندن نمونه از مریخ (Mars Sample Return) و توسعه ابزارهای آنالیز زمین‌پایه اهمیت حیاتی دارد. روش‌های نوین میکروسکوپی، طیف‌بینی پیشرفته و آزمایش‌های بیوشیمیایی روی نمونه‌های بازیابی‌شده می‌تواند تعیین کند آیا آرایش‌های معدنی و وجود فسفات و سولفید آهن نتیجه فعالیت میکروبی بوده است یا خیر.

نتیجه گیری

تحلیل داده‌های مری‌نورد Perseverance از سنگ‌های واحد Bright Angel، از جمله Chevaya Falls، شواهدی به‌دست داده که ترکیبات معدنی و آلی در کنار هم قرار گرفته و سناریوی فعالیت‌های اکسیداسیون-کاهش آهن و گوگرد را احتمالاً به‌وجود می‌آورد — سناریویی که در زمین اغلب با متابولیسم میکروبی مرتبط است. هرچند مسیرهای غیـرزیستی نیز ممکن است همین ویژگی‌ها را تولید کنند، اما در مدل‌ها شرایط آنها کمتر احتمال‌پذیر است. پاسخ قطعی مستلزم بازگرداندن نمونه‌ها به زمین و اجرای آزمون‌های دقیق‌تر است؛ تا آن زمان، یافته‌ها یک نشانه بسیار قوی و انگیزاننده از امکان زندگی باستانی در مریخ باقی می‌ماند.