خاک رس باستانی مریخ دارای همان مولکول های آلی است که ممکن است باعث ایجاد حیات در زمین شده باشد

گروه بزرگی از دانشمندان، از جمله اختر زیست شناسان در دانشگاه فلوریدا، ژئوفیزیکدانان و مهندسان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، چند دانشمند در فرانسه و مکزیک، و بسیاری دیگر، برنده نمایشگاه علمی Gizmodo 2026 هستند.

این تیم مجموعه ای از هفت مولکول آلی حیاتی برای حیات مبتنی بر کربن را کشف کردند که در ذخایر رسی که مریخ نورد کنجکاوی ناسا از بقایای خشک شده یک بستر دریاچه بیش از 3.5 میلیارد ساله در دهانه گیل در مریخ نمونه برداری کرده بود، بسیار مهم هستند.

در میان این مولکول‌ها، یک ماده شیمیایی حاوی گوگرد، بنزوتیوفن، قبلا در شهاب سنگ مورچیسون باستانی کیهانی شناسایی شده بود - یک سنگ فضایی تاریخی با بیش از 4 میلیارد سال قدمت که شبیه به انواع شهاب‌سنگ‌هایی است که به احتمال زیاد مسئول کاشت اولین بلوک‌های سازنده حیات در اینجا روی زمین هستند.

تیم پشت این بخش از ماموریت کنجکاوی چند وجهی ناسا یک گام استراتژیک از پرسش‌های سنگین‌تر و بزرگ‌تری مانند «آیا در مریخ حیات وجود دارد؟» عقب‌نشینی کرد. یا حتی "آیا زندگی در مریخ وجود داشته است؟" در نهایت، این تیم یک سوال اساسی‌تر را دنبال کرد: «آیا مریخ تا به حال برای تولید انواع ترکیبات مولکولی اساسی که برای حفظ حیات مبتنی بر کربن، حداقل آن‌طور که ما می‌شناسیم، در اینجا روی زمین، لازم است، مفید بوده است؟»

آشوین واساوادا، ژئوفیزیکدان و دانشمند سیاره‌شناسی - که تیم ماموریت آزمایشگاه علمی مریخ (MSL) ناسا را ​​برای کنجکاوی از سمت خود در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در کالیفرنیا هدایت می‌کند، در بررسی اجمالی مأموریت خود در سال 2022، این موضوع را به‌گونه‌ای دیگر ترسیم کرد. او نوشت، تیم MSL ناسا به دنبال کشف اینکه آیا مریخ تاکنون "محیط های باستانی بالقوه قابل سکونت" داشته است یا خیر.

زیرمجموعه تیم MSL ناسا که از راه دور ابزار آنالیز نمونه خود را در مریخ (SAM) بر روی Curiosity کار می‌کند، هفت مولکول آلی متنوع را کشف کرد که در خاک رس نگهداری می‌شوند، جایی که احتمالا به آن خاک رس پیوند خورده‌اند، درست در زیر سطح دهانه گیل. این مولکول‌های مبتنی بر کربن عبارت بودند از تری متیل بنزن، تترمتیل بنزن، متیل بنزوات (AKA، متیل استر اسید بنزوئیک)، دی هیدرونفتالین، نفتالین، بنزوتیوفن و متیل نفتالین.

به گفته ایمی ویلیامز، استاد علوم زمین شناسی در دانشگاه فلوریدا که این مطالعه را برای تیم ابزار SAM ناسا هدایت می کند، کشف این ترکیبات دو چیز را تایید کرد.

اول، نشان داد که فقدان بدنام یک مگنتوسفر مناسب برای محافظت از مریخ در برابر تشعشعات خورشیدی و دیگر پرتوهای کیهانی آنقدر بد نبود که این ترکیبات آلی نتوانند در فاصله کمی زیر سطح مریخ دست نخورده باقی بمانند. دوم – با توجه به اینکه ابزار SAM چگونه آزمایش‌های شیمیایی خود را از محفظه‌های درون کنجکاوی انجام می‌دهد – این اکتشافات نشان می‌دهد که چندین مورد از هفت ترکیب آلی محصولات جانبی شیمیایی هستند که از مولکول‌های آلی بزرگ‌تر و حتی پیچیده‌تر حفظ شده در خاک رس مریخ جدا شده‌اند.

ویلیامز به Gizmodo گفت: "بسیاری از مردم مانند، "اوه، کربن آلی پیچیده! این باید زندگی باشد!" متأسفانه، برای مطالعات تشخیص حیات، می‌توانید چنین چیزی را دریافت کنید که به صورت غیرزیستی روی شهاب‌سنگ‌ها شکل می‌گیرد. این فقط به نوع کربن ماکرومولکولی بستگی دارد.

به عبارت دیگر، محتاطانه‌ترین فرضیه کاری این است که آنچه ویلیامز و تیم SAM ترکیبات را «منبع ماکرومولکولی بومی» می‌نامند - مولکول‌های بزرگ‌تر و مرتبط با حیات که از آنجا آمده‌اند - از یک شهاب‌سنگ در اوایل تاریخ منظومه شمسی سرچشمه گرفته‌اند. این تنها یکی از بسیاری از افرادی بود که در طول عمر 4.5 میلیارد ساله این سیاره خود را در خاک مریخ دفن کردند.

به بیان ملایم، مفاهیم، ​​اگرچه دقیقا شواهدی از مریخی‌های کارت معاملاتی Topps نیستند، بسیار امیدوارکننده هستند. یافته‌های تیم SAM نشان می‌دهد که مریخ باستان حداقل با همان نوع شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن بمباران شده است که تقریبا به طور قطع مولکول‌های آلی پیچیده را در زمین باستانی ما کاشتند. و حتی بهتر از آن، مریخ اکنون ثابت کرده است که می‌تواند این بلوک‌های ساختمانی ضروری را برای زندگی در زیر خاک خود در طول میلیاردها سال حفظ کند. این یک خبر عالی برای کاوشگران مشتاق مریخ در تمام دسته های مالیاتی است.

ویلیامز به Gizmodo گفت: «حداقل برخی از زیرمجموعه‌های مولکول‌هایی که دیدیم با آنچه که از کندریت‌های کربنی و [سایر] شهاب‌سنگ‌ها می‌بینیم بسیار سازگار است.

اما هنوز این امید وجود دارد که کربن‌های آلی پیچیده‌تر و ناشناخته‌تر دهانه گیل، چیزی باشد که واقعا توسط حیات بیگانه بومی مریخ ایجاد شده است.

ابزار SAM کنجکاوی، به طور خلاصه، اولین آزمایشگاه شیمی مرطوب در نوع خود، از راه دور، ناهموار و بین سیاره ای است. این دستگاه تجهیزات آزمایش علمی درجه یک آزمایشگاهی را در یک دستگاه فضایی به اندازه یک مایکروویو دهه 1970 جمع می کند. برای تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی نمونه‌های آزمایشی خود، ابزار طیف‌سنجی جرمی کروماتوگراف گازی مدل پرواز SAM (GC/MS) به طور ضروری، یک دستگاه هندزفری است که ترکیبات پیچیده کشف‌شده توسط مریخ‌نورد کنجکاوی را به ترکیبات آلی کوچک‌تر، گازی‌تر و آسان‌تر تجزیه می‌کند.

ویلیامز به Gizmodo توضیح داد: "برخی افراد ممکن است ناامید شوند، "اوه، شما نمی توانید بگویید که این مولکول پیچیده تر یا چیز پیچیده تر را پیدا کرده اید." فکر می‌کنم در این مطالعه اشکالی ندارد، زیرا آنچه ما نشان داده‌ایم این است که مواد آلی پیچیده‌تری [در مریخ] وجود دارد. ما با آزمایش آن را از هم جدا کردیم.»

نکته مهم در مورد کشف تیم SAM در سال جاری این است که بیش از دو دهه در حال ساخت است - موفقیتی که ناشی از نوعی برنامه ریزی بلندمدت و تداوم منظم قابلیت هایی است که تنها مؤسسات بزرگی مانند ناسا احتمالا حتی به زحمت تلاش می کنند. مفهوم توسعه یک آزمایشگاه شیمی خودکار مینیاتوری تحت نام اختصاری SAM، در واقع، حداقل به سال 2004 برمی گردد، زمانی که این ایده برای اولین بار در سی و پنجمین مجمع علمی کمیته تحقیقات فضایی (COSPAR) به میزبانی آژانس فضایی اروپا در پاریس مطرح شد.

زمانی که ویلیام برینکرهوف، محقق فیزیک کاربردی در جانز هاپکینز، این پیشنهادات اولیه SAM را به نگارش درآورد، هدف از شکار مواد آلی مریخی در واکنش مستقیم به غیبت وهم‌آور این مولکول‌ها در طول ماموریت‌های وایکینگ ناسا در اواخر دهه 1970 پدیدار شد.

ویلیامز توضیح داد: "با وایکینگ، ما واقعا چیزی ندیدیم. شاید دو مولکول دیدیم - و تفسیر مجدد زیادی لازم بود تا بگوییم چرا مواد آلی آنجا را از دست داده ایم."

ماموریت وایکینگ آزمایش GC/MS خود را انجام داده بود، که همانطور که برینکرهوف و همکارانش در مطالعه اولیه خود در مورد امکان سنجی SAM بیان کردند، ممکن است اسیدهای آمینه مریخ را که در غیر این صورت قابل تشخیص بودند از طریق گرمایش در طول آن فرآیند «از بین ببرند». سیستم وایکینگ‌ها نیز به اندازه کافی حساس نبود تا بتواند آثار کمی از سایر ترکیبات آلی مانند آمین‌ها را تشخیص دهد.

برینکرهوف و همکارانش نوشتند: «علاوه بر این، وایکینگ تنها اولین سانتی‌متر از عمق زمین مریخ را نمونه‌برداری کرد، جایی که مواد آلی توسط H2O2 اتمسفر [یعنی عامل سفیدکننده، پراکسید هیدروژن…] یا اکسیژن اتمی اکسید/تخریب شده‌اند».

اما همانطور که همه از کارل ساگان، دانشمند علوم فضایی تا فاکس مولدر، مامور خیالی اف‌بی‌آی، در مورد جست‌وجو برای یافتن حیات فرازمینی گفته‌اند، «فقدان شواهد دلیلی بر غیبت نیست». علم خوب به این معنی است که وقتی کاوشگر فضایی وایکینگ شما پس از خراشیدن تنها چند سانتی‌متر در خاک مریخ، هیچ مولکول کربن جالبی پیدا نمی‌کند، آنگاه باید کاوشگر دیگری بفرستید که بتواند عمیق‌تر کند.

خلاصه این سخت بود بدیهی است که این کمک مهم و ارزشمندی در درک ما از پتانسیل حیات فراتر از زمین است، اما هنگام اهدای جایزه، گاهی اوقات، زمانی که خود دستاورد بسیار بسیار سخت بود، باید انعام های ویژه ای اعطا شود. فراتر از آن، به وضوح جاده ای طولانی و پر پیچ و خم نیز بوده است. برای مثال، برینکرهوف، اکنون، 22 سال بعد، هنوز هم یک محقق در SAM است و در نقش فعلی خود در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا.

ویلیامز که اکنون مادر شده است به Gizmodo گفت: «مردم این ساز [SAM] را زمانی که من هنوز در کالج بودم ساختند. "و اکنون من این فرصت را داشتم که به رهبری یکی از این آزمایش‌ها کمک کنم، و اکنون دانش‌آموزان فارغ‌التحصیل من با آن داده‌ها کار می‌کنند تا سعی کنند تفسیرهای ما را از آنچه در نویز این آزمایش می‌بینیم، بیشتر کنند. بنابراین، مطمئنا این یک چیز نسلی است."

شکست های غیرمنتظره ای نیز وجود داشت. مریخ نورد کنجکاوی ناسا از جمله برای حفر گمانه در بستر دریاچه دهانه گیل برای استخراج نمونه های عمیق طراحی شده بود - اما در 1 دسامبر 2016، موتور جمع شونده مته آن گیر کرد.

آشوین واساوادا، سرپرست تیم MSL در ناسا JPL، به Gizmodo گفت: «درست قبل از اینکه از یک خط الراس بالا برویم و برای اولین بار می‌خواهیم وارد این واحد خاک رس شویم، این موتور از کار می‌افتد. و اگر هرگز آن را به حرکت درآورده بودیم، هرگز در کل ماموریت دوباره حفاری نمی‌کردیم […] ما هرگز [مقاله] جدید را نداشتیم.»

چیزی که پس از آن حدود یک سال درام پرمخاطب بود، آپولو 13 با وال-ای ملاقات می کند، در حالی که واساوادا و تیم دانشمندان و مهندسانش از راه دور ربات شش چرخ مریخی خود را عیب یابی کردند. واساوادا به یاد می آورد: «ما به نوعی موتور را وادار کردیم تا در حالت نیمه شکسته خود به سمت جایی که از شاخک ها بیرون زده بود حرکت کند.

او به Gizmodo گفت: «ما باید اساسا دوباره به مریخ نورد آموزش می دادیم که چگونه سنگ ها را سوراخ کند. ما باید خودمان را با استفاده از بستر آزمایشی خود روی زمین یاد می‌گرفتیم. سپس باید نرم‌افزار پرواز جدیدی را برای آموزش مریخ نورد کدنویسی می‌کردیم.»

در حالی که آزمایشگاه شیمی مرطوب SAM کنجکاوی ده‌ها فنجان کوچک از معرف شیمیایی شبیه کوریگ داشت که با آن نمونه‌های خاک رس را برای آزمایش مولکولی GC/MS حل می‌کرد، تنها دو فنجان از معرف منحصربفرد‌تر مورد نیاز برای این مطالعه، یعنی هیدروکسید تترمتیل آمونیوم (TMAH) داشت. و، زمانی که تیم در محل مناسب برای تمرین برای این آزمایش سرنوشت‌ساز فرود آمد، سال 2020 بود - زمانی که، همانطور که ممکن است به خاطر بیاورید، جهان به دلیل یک ویروس کرونای جدید در قرنطینه همه‌گیر بود.

واساوادا گفت: «تمام تیم JPL ما، در حدود یک هفته، یاد گرفتند که چگونه هر کاری را که قبلا در یک اتاق با هم انجام می‌دادیم در اینجا [...] با همه مانیتورها و تجهیزات فانتزی‌مان […] از لپ‌تاپ‌ها و مانیتورهایمان در اتاق نشیمن‌مان انجام دهیم.»

فراتر از آزمایش‌های علمی بیشتر در اطراف دهانه گیل برای کنجکاوی و تجزیه و تحلیل بیشتر داده‌هایی که در اینجا روی زمین جمع‌آوری می‌کند، موفقیت این تیم الهام‌بخش نسخه‌ای از نسل بعدی ابزار SAM خود به نام تحلیلگر مولکول آلی مریخ است. این آزمایشگاه جدید شیمی مرطوب از راه دور با مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین آژانس فضایی اروپا در سال 2028 پرتاب می‌شود. و ابزار مشابه دیگری نیز قرار است در همان سال به قمر زحل، تیتان، روی چرخنده دراگون‌فلای ناسا وارد شود.

اعضای تیم عبارتند از امی جی ویلیامز، از گروه علوم زمین شناسی دانشگاه فلوریدا. Ashwin R. Vasavada، از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، که اکنون به عنوان دانشمند پروژه برای آزمایشگاه علمی مریخ ناسا خدمت می کند. رافائل ناوارو-گونزالس (1959-2021) اختر زیست شناس فقید ناسا با دانشگاه خودمختار ملی مکزیک؛ شیمیدان تحلیلی کارولین فریسینت با آزمایشگاه اتمسفر، مشاهدات و فضا (LATMOS) در فرانسه؛ اختر زیست شناس جنیفر ال.

Eigenbrode; و تعداد بیشماری از دانشمندان دیگر در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، و همچنین بسیاری از محققان متعهدتر که در این دستاورد سهیم هستند.

برای دیدن همه برندگان نمایشگاه علمی Gizmodo 2026 اینجا را کلیک کنید.