رصيد الصورة: NASA / JPL
خلال إحاطة مهمة ناسا يوم الثلاثاء حول التقدم المحرز في المركبة الجوالة في Meridiani Planum ، المنبه الرئيسي لاستكشاف المريخ (MER) ، قدم Steve Squyres ليس فقط دليلًا جديدًا مذهلًا عن المياه ، بل قدم قطعة جديدة أخرى إلى اللغز البيولوجي الفلكي الأكبر: الماء والكبريت. 'بهذه الكمية من الكبريتات [تصل إلى أربعين في المائة من أملاح الكبريت في بعض الأماكن بالقرب من موقع هبوط الفرص] ، يجب أن يكون لديك نوع من الماء.'
لكن الماء هو مجرد أول قطعة أحجية في أي صورة بيولوجية مستقبلية للكوكب الأحمر ، وفقًا لعلماء البعثة. تم التأكيد على هذا الشعور من خلال النظر في عدد قليل من قطع اللغز التي لا تزال مفقودة. الوقت على سبيل المثال عنصر واحد لم يتم النظر فيه بعد. كتب Rocco Mancinelli ، عالم في معهد SETI: 'نحن نعلم أن العناصر الحيوية الأساسية والثانوية الأساسية موجودة على سطح المريخ ، والعامل الأساسي في تحديد ما إذا كانت الحياة قد نشأت على المريخ يكمن في تحديد ما إذا كان الماء السائل موجودًا على سطحه لتحقيق ما يكفي زمن. يكمن تاريخ الماء في علم المعادن في الصخور '.
السكن والطاقة
ولكن الآن بعد أن أظهرت بعض الأجزاء المحلية من المريخ وعدًا معدنيًا بوجود مثل هذه المياه على الأقل مؤقتًا 'غارقة' في سجلها الجيولوجي ، ما هي المكونات الرئيسية الأخرى التي قد تكون مطلوبة بعد ذلك ، خاصة لدعم حالة مقنعة لإمكانية السكن القديمة؟ يطرح السؤال الصعب مقارنة بما يعرفه علماء الأحياء الدقيقة عن الحياة على الأرض ، لذلك يجب على المرء أن يبدأ بتجربة أبسط: كيف يمكن لميكروب أرضي شديد الصلابة أن يعيش اليوم على المريخ؟
ليس جيدًا بشكل خاص ، وفقًا لمعظم علماء الأحياء الدقيقة. إن المشاكل المركبة لدرجات الحرارة المنخفضة ، والضغوط المنخفضة ، وندرة الطاقة متعددة الجوانب على كوكب المريخ اليوم ، حتى عندما يتم أخذ كلمة 'اليوم' لتشمل آخر عشرات الملايين من السنين في تاريخ الأرصاد الجوية للمريخ.
مقارنة بمتوسط درجة حرارة الأرض البالغة 15 درجة مئوية (59 فهرنهايت) ، يبلغ متوسط درجة حرارة كوكب المريخ على مستوى العالم -53 درجة مئوية (-63.4 فهرنهايت). بينما ترتفع درجات الحرارة العابرة أحيانًا فوق نقطة تجمد الماء في المناطق الاستوائية حول كلا موقعي الهبوط ، فإن معظم السيناريوهات البيولوجية تحتاج إلى جرعة معززة من الدفء الأساسي. عادة ما تفترض حالة صالحة للسكن بالنسبة للكوكب الأحمر كوكب المريخ المفقود منذ فترة طويلة - والذي كان أكثر رطوبة ودفئًا مما قد يبدو معاديًا لأصعب أشكال الحياة المعروفة اليوم.
الجيل القادم من الميكروبات الأفضل ، Desulfotomaculum
ولكن بمجرد تحديد مصدر المياه ، ربما تكون المشكلة المباشرة الأكبر على كوكب المريخ هي الغلاف الجوي الرقيق جدًا وغير القابل للتنفس ، والذي يمثل مجرد واحد بالمائة من ضغط مستوى سطح البحر على الأرض. إذا تم الكشف عن ميكروب على سطح المريخ اليوم ، فسوف يتحلل ويتجمد بسرعة. هذا ما لم يكن قادرًا على التخلص من نوع من السبات بمجرد أن تتحول البيئة إلى بيولوجيا مفضلة. يجب أن يطور المرشح الميكروبي الواعد بعض الوسائل للتكاثر ، لأنه سيكون بمثابة ميزة كبيرة للسبات خلال فترات طويلة عندما يصبح طقس المريخ غير ملائم.
أثار العلماء الذين أثار اهتمامهم بالأدلة القديمة - وحتى الآن - المياه المحلية التي تم اكتشافها بالقرب من موقع الفرصة سؤالًا تأمليًا: هل يمكن للبكتيريا المكونة للجراثيم والحد من الكبريتات أن تقدم كائنًا نموذجيًا جديدًا للجيل القادم من صائدي الميكروبات في المريخ؟
وفقًا لعضو فريق العلوم Viking و MER المخضرم ، بنتون كلارك ، كان أحد هؤلاء المرشحين منافسًا رئيسيًا للتغلب على ظروف المريخ القاسية التي يمكن أن تؤدي إلى إجهاد ميكروب. قال كلارك ، من شركة لوكهيد مارتن في دنفر ، 'لطالما كان لدي كائن حي مفضل ، Desulfotomaculum ، وهو كائن يمكن أن يعيش على الكبريتات ، كما نجده في هذه الصخور.'
منذ عام 1965 ، عندما تم اكتشاف البوغ الأول وتصنيفه لأول مرة ، قدمت بيولوجيته بعضًا من أفضل الظروف المتطرفة لبقاء الميكروبات على قيد الحياة. إن العيش بدون ضوء الشمس أثناء تكوين الأبواغ عندما يصبح الطقس باردًا أو جافًا يمكن أن يجعل هذا الكائن القوي نموذجًا يجب مراعاته بين علماء الكواكب في المستقبل.
استقلال الطاقة الشمسية البدائي
بشكل فضفاض ، الاسم Desulfotomaculum يعني 'السجق' الذي يقلل من مركبات الكبريت. إنه كائن حي على شكل قضيب. اللاتينية ، -tomaculum ، تعني 'السجق'. Desulfotomaculum هو لا هوائي ، مما يعني أنه لا يحتاج إلى أكسجين. توجد على اليابسة في التربة والمياه والمناطق الحرارية الأرضية وفي أمعاء الحشرات وكرش الحيوانات. تعتمد دورة حياتها على تقليل مركبات الكبريت مثل كبريتات المغنيسيوم (أو أملاح إبسوم) إلى كبريتيد الهيدروجين.
تستخدم الميكروبات التي تعمل على استقلاب الكبريت شكلاً بدائيًا جدًا لتوليد الطاقة: فعاليتها الكيميائية لا تقل أهمية عن موطنها المباشر. مما نعرفه عن الظروف في الأرض المبكرة ، ربما كان الجو حارًا ، وكان هناك الكثير من الأشعة فوق البنفسجية (UV). لقد كان جوًا مختزلًا ، لذا فإن أشياء مثل كبريتيد الهيدروجين كمصدر غير عضوي للطاقة هي على الأرجح ما كان متاحًا للاستخدام. على الأرض ، تنمو بعض أنواع Desulfotomaculum على النحو الأمثل عند 30-37 درجة مئوية ولكن يمكن أن تنمو في درجات حرارة أخرى اعتمادًا على ما يقرب من 20 نوعًا من Desulfotomaculum المستزرعة.
على الكوكب الجاف المتجمد بعيدًا عن الشمس ، فإن أي شيء يتم استقلابه بنجاح سيستفيد أيضًا من بعض المسارات الجديدة بخلاف التمثيل الضوئي لإنتاج الطاقة. من المثير للدهشة أنه في حين أن أنواعًا معينة من مخاطر الإشعاع على المريخ يمكن أن تكون غادرة ، فإن نقص أشعة الشمس فوق البنفسجية بحد ذاته يمثل مشكلة فورية. ما نوع وشدة ضوء الشمس الذي قد يكون أكثر فائدة للحياة الخضراء أو الغنية بالكلوروفيل على الأرض؟ أو متى يمكن أن يزدهر الميكروب فقط بظل مفيد من تغطية التربة أو نتوء صخري داكن. قد يكون الاستغناء عن أشعة الشمس المباشرة من القواعد المريخية.
'[Desulfotomaculum] يحتاج إلى بعض الهيدروجين لتتماشى مع ذلك ، لكن [الكبريت] هو مصدر طاقته. قال كلارك: 'يمكن أن تعمل بشكل مستقل عن الشمس'. 'السبب الذي يجعلني أحب الكائن الحي الأخير هو أنه يمكن أن يشكل الأبواغ أيضًا ، لذلك يمكنه السبات خلال هذه الأوقات المؤقتة على كوكب المريخ بين النوبات الأكثر دفئًا والاختلافات في الميل [الشمسي] التي نعرف عنها.'
قال كلارك: 'لذا بالإضافة إلى الأدلة المادية للأحافير ، يمكن أن يكون لديك دليل كيميائي. اتضح أن الكبريت هو أحد تلك الكواشف التي تعمل جيدًا في التجزئة النظيرية. عندما تعالج الكائنات الحية الكبريت ، فإنها تميل إلى تجزئة النظائر بشكل مختلف عن الطرق الجيولوجية أو المعدنية ... لذلك توجد كائنات حية وطرق نظيرية للبحث عنه. لإجراء تحليل النظائر ، من المحتمل أن تعيد العينات إلى الأرض '.
الحفاظ على الحياة
تناول عالم الجيولوجيا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، جون جروتزينغر ، السؤال الصعب حول كيف يمكن لمخطط المهمة المستقبلي أن يبدأ في صياغة استراتيجية بيولوجية شاملة. بعد الهبوط بنجاح بالقرب من هذا النوع من النتوءات البارزة في موقع الفرصة ، هل يمكن لمهمة المريخ المستقبلية البحث عن دليل على الحياة الأحفورية؟ 'والجواب على هذا السؤال بسيط جدا. على الأرض ، وهي التجربة الوحيدة التي نمتلكها ، من النادر جدًا العثور على الحفريات المحفوظة في الصخور القديمة. عليك أن تفعل كل ما في وسعك لتحسين الوضع للحفاظ عليها '.
منذ بداية مهمة الفرصة ، أخبر أندرو نول ، عالم الحفريات بجامعة هارفارد وعضو الفريق العلمي في MER مجلة Astrobiology أن ، 'السؤال الحقيقي الذي يريد المرء أن يضعه في الاعتبار عند التفكير في Meridiani هو: ما هي ، إن وجدت ، توقيعات أن البيولوجيا يتم حفظها بالفعل في صخور مستقرة جينيا؟ .. إذا كان الماء موجودًا على سطح المريخ لمدة 100 عام كل 10 ملايين سنة ، فهذا ليس مثيرًا للاهتمام بالنسبة لعلم الأحياء. إذا كان موجودًا لمدة 10 ملايين سنة ، فهذا مثير جدًا للاهتمام '.
'أنت قلق أولاً بشأن الحفظ' ، أكد Grotzinger. 'إنك تستهدف استراتيجيتك لتحسين الحفظ. إذا كان هناك شيء ما ، فهذه [يمكن أن تكون] مثالية لكبسولات الوقت ... لكنها تمثل تحديًا. ... نريد توخي الحذر عند تفسير هذه النتائج في هذه المرحلة '.
'ابق على اتصال' ، اختتم سكويرز.
المصدر الأصلي: ناسا / مجلة علم الأحياء