اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
اكتشفت Rover Curiosity Rover أكبر جزيئات عضوية موجودة حتى الآن على المريخ ، وفتح نافذة في ماضي الكوكب الأحمر. تشير المركبات التي تم اكتشافها حديثًا إلى أن الكيمياء العضوية المعقدة قد تكون قد حدثت في ماضي الكوكب – وهو النوع اللازم لأصل الحياة ، وفقًا للبحث الجديد.
ظهرت المركبات العضوية ، التي تشمل DeCane و Undecane و Dodecane ، بعد أن قامت Rover بتحليل عينة صخرية تبلغ من العمر 3.7 مليار عام باستخدام مختبرها المصغرة على متن SAM ، Short لتحليل العينة في MARS.
يعتقد العلماء أن السلاسل الطويلة للجزيئات يمكن أن تكون شظايا من الأحماض الدهنية ، وهي جزيئات عضوية هي لبنات بناء كيميائية من الحياة على الأرض وتساعد على تكوين أغشية الخلايا. ولكن يمكن أيضًا تشكيل مثل هذه المركبات دون وجود الحياة ، والتي يتم إنشاؤها عندما يتفاعل الماء مع المعادن في الفتحات الحرارية المائية.
لا يمكن تأكيد الجزيئات حاليًا كدليل على الحياة الماضية على الكوكب الأحمر ، ولكنها تضيف إلى القائمة المتزايدة للمركبات التي اكتشفها المستكشفون الآليون على المريخ في السنوات الأخيرة. تم نشر دراسة توضح النتائج الاثنين في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
يشجع الكشف عن الجزيئات الهشة أيضًا على علماء الفلكيين أنه إذا كان هناك أي علامات حيوية أو علامات الحياة السابقة على المريخ ، فمن المحتمل أن لا يزال قابلاً للاكتشاف على الرغم من الإشعاع الشمسي القاسي الذي قصف كوكبها لعشرات الملايين من السنين.
وقالت مؤلفة الدراسة الرئيسية الدكتورة كارولين فريسينيت ، عالمة الأبحاث في المركز الوطني الفرنسي للبحوث العلمية في المختبر ، والملاحظات ، والمساحة في غويانكور ، فرنسا ، “إن الحياة القديمة ، إذا حدث ذلك على المريخ ، كانت ستصدر بعض الجزيئات المعقدة والهشة”. “ولأننا نعلم الآن أن المريخ يمكنه الحفاظ على هذه الجزيئات المعقدة والهشة ، فهذا يعني أنه يمكننا اكتشاف الحياة القديمة على المريخ.”
تضيف النتيجة أيضًا الوقود إلى النار لإعادة عينات من المريخ حتى يتمكن العلماء من دراستها على الأرض بأدوات أكثر تطوراً ، وربما مرة واحدة وإلى الأبد ، حدد ما إذا كانت الحياة موجودة في أي مكان خارج كوكبنا.
يوضح هذا الرسم الجزيئات العضوية طويلة السلسلة DeCane و Undecane و Dodecane التي تم اكتشافها في عينة Cumberland. – دان غالاغر/ناسا
وقت طويل في صنع
هبطت الفضول في كراتر Gale في 6 أغسطس 2012. بعد أكثر من 12 عامًا ، دفعت Rover أكثر من 21 ميلًا (34 كيلومترًا) إلى الصعود Mount Sharp ، والتي تقع داخل الحفرة. تحافظ الطبقات العديدة على الميزة على ملايين السنين من التاريخ الجيولوجي على المريخ ، والتي توضح كيف تحولت من بيئة رطبة إلى بيئة جافة.
ربما جمعت الفضول الأكثر قيمة للعينات في مهمتها لفهم ما إذا كان المريخ كان صالحًا للسكن في مايو 2013.
حفرت روفر عينة كمبرلاند من منطقة داخل حفرة تسمى خليج نيلف ، والتي تشبه سرير البحيرة القديم. الصخور من خليج Yellowknife لدرجة أن فريق العلوم الفضل في الفضول لدرجة أنه كان لديه Rover Drive في الاتجاه المعاكس لجمع عينات من المنطقة قبل التوجه إلى Mount Sharp.
تم اختيار هذا التصحيح من الأساس ، الذي يسمى كمبرلاند ، كهدف ثاني على الإطلاق للحفر بالفضول. – NASA/JPL-CALTECH/MSSS
منذ جمع عينة Cumberland ، استخدم Criosity SAM لدراستها بطرق متنوعة ، وكشفت أن خليج Yellowknife كان في السابق موقعًا لبحيرة قديمة حيث تشكلت معادن الطين في الماء. خلق الحجر الطيني بيئة يمكن أن تركز والحفاظ على الجزيئات العضوية وحاصلةها داخل الحبوب الرائعة للصخور الرسوبية.
ساعد Freissinet في قيادة فريق بحث في عام 2015 كان قادرًا على تحديد الجزيئات العضوية داخل عينة Cumberland.
اكتشف الأداة وفرة من الكبريت ، والتي يمكن استخدامها للحفاظ على الجزيئات العضوية ؛ النترات ، وهي ضرورية لصحة النبات والحيوان على الأرض ؛ والميثان يتكون من نوع من الكربون المرتبط بالعمليات البيولوجية على الأرض.
وقال دانييل غلافين ، المؤلف المشارك في الدراسة ، في بيان: “هناك أدلة على وجود مياه سائلة في حفرة العاصفة لملايين السنين وربما أطول من ذلك بكثير ، مما يعني أن هناك وقتًا كافيًا لكيمياء تشكيل الحياة في هذه البيئات في المريخ في المريخ”.
تُظهر هذه الفسيفساء من الصور من كاميرا الصاري في فضول تشكيل خليج Yellowknife ، وهو موقع لسرير البحيرة القديم. – NASA/JPL-CALTECH/MSSS
حافظت الفضول على قطع البكر من عينة كمبرلاند في “حقيبة هزلي” حتى يتمكن الفريق من إعادة زيارة روفر في وقت لاحق ، حتى على بعد أميال من الموقع الذي تم جمعه. قام الفريق بتطوير واختبار طرق مبتكرة في مختبره على الأرض قبل إرسال رسائل إلى روفر لتجربة التجارب على العينة.
في السعي لمعرفة ما إذا كانت الأحماض الأمينية ، لبنات البروتينات ، كانت موجودة في العينة ، أصدر الفريق تعليمات إلى Rover لتسخين العينة مرتين داخل فرن سام. عندما تقيس كتلة الجزيئات التي تم إطلاقها أثناء التسخين ، لم تكن هناك أي أحماض أمينية ، لكنهم وجدوا شيئًا غير متوقع تمامًا.
اكتشاف مثير للاهتمام
فوجئ الفريق باكتشاف كميات صغيرة من decane و undecane و dodecane ، لذلك كان عليه أن يجري تجربة عكسية على الأرض لتحديد ما إذا كانت هذه المركبات العضوية هي بقايا الأحماض الدهنية حمض undecanoic ، وحمض دوديكانويك وحمض tridecanoic ، على التوالي.
قام العلماء بخلط حمض undecanoic في طين مشابه لما هو موجود على المريخ وسخنه بطريقة تحاكي الظروف داخل فرن سام. أطلق حمض undecanoic decane ، تمامًا مثل ما اكتشفه الفضول.
تم صنع كل بقايا من الأحماض الدهنية التي تم اكتشافها عن طريق الفضول بسلسلة طويلة تتراوح من 11 إلى 13 ذرة من الكربون. كانت الجزيئات السابقة التي تم اكتشافها على المريخ أصغر ، مما يعني أن وزنها الذري كان أقل من الجزيئات الموجودة في الدراسة الجديدة ، وأبسط.
وقال الدكتور آمي ويليامز ، أستاذة مشاركة في الجيولوجيا في جامعة فلوريدا ومساعد مدير معهد أستراوس للفضاء ، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “من الجدير بالذكر أن العمليات غير البيولوجية عادة ما تصنع أحماضًا دهنية أقصر ، مع أقل من 12 كربونًا”. “من المحتمل أن تكون الجزيئات الأكبر والأكثر تعقيدًا ما هو مطلوب لأصل الحياة ، إذا حدث ذلك في المريخ.”
في حين أن عينة كمبرلاند قد تحتوي على سلاسل أطول من الأحماض الدهنية ، فإن SAM غير مصمم للكشف عنها. وقال وليامز إن قدرة سام على اكتشاف هذه الجزيئات الكبيرة تشير إلى أنها يمكن أن تكتشف توقيعات كيميائية مماثلة للحياة الماضية على المريخ إذا كانت موجودة.
“الفضول ليس مهمة الكشف عن الحياة” ، قال فريسينيت. “إن الفضول هو مهمة اكتشاف القابلية للتعرف على ما إذا كانت جميع الظروف صحيحة … لتتطور الحياة. وجود هذه النتائج ، إنها حقًا على حافة قدرات الفضول ، وربما تكون أفضل مما توقعناه من هذه المهمة.”
وقال جلافين إنه قبل إرسال البعثات إلى المريخ ، لم يعتقد العلماء أن الجزيئات العضوية ستجد على الكوكب الأحمر بسبب شدة المريخ الإشعاعي منذ فترة طويلة.
لن يعود الفضول إلى خليج Yellowknife خلال مهمته ، ولكن لا تزال هناك قطع بدائية من عينة Cumberland على متنها. بعد ذلك ، يريد الفريق تصميم تجربة جديدة لمعرفة ما يمكن أن يكتشف. وقال فريسينيت إنه إذا تمكن الفريق من تحديد جزيئات متشابهة متشابهة ، فإن ذلك سيمثل خطوة أخرى إلى الأمام التي قد تساعد الباحثين على تحديد أصولهم.
وقالت: “هذه هي أغلى عينة لدينا على متنها … في انتظارنا لتشغيل التجربة المثالية عليها”. “إنه يحمل أسرار ، ونحن بحاجة إلى فك الأسرار”.
وصف بريوني هورغان ، المركب في مهمة روفر المثابرة وأستاذ علوم الكواكب بجامعة بوردو في ويست لافاييت ، إنديانا ، الكشف عن “فوز كبير للفريق بأكمله”. لم يشارك هورجان في الدراسة.
يمكن لتحليل العينة في MARS ، أو SAM ، الصك ، تحليل عينات من صخور المريخ والتربة للبحث عن المركبات العضوية. – ناسا/GSFC
وقال هورغان: “هذا الكشف يؤكد حقًا آمالنا في أن تكون الرواسب التي تم وضعها في بيئات مائية قديمة على المريخ يمكن أن تحافظ على كنز من الجزيئات العضوية التي يمكن أن تخبرنا عن كل شيء من عمليات ما قبل المخطوطة ومسارات من أجل أصل الحياة ، إلى حيوية محتملة من الكائنات الحية القديمة”.
دعا الدكتور بن كد بيرس ، أستاذ مساعد في قسم الأرض ، والعلوم الجوية ، والكواكب ، وقائد المختبر للأصول وأبحاث علم الفلك ، النتائج “يمكن القول أن الكشف العضوي الأكثر إثارة حتى الآن على المريخ”. لم يشارك بيرس في البحث.
وقال بيرس إن بعض العلماء يعتقدون أن الأحماض الدهنية مثل حمض ديكارويك وحمض دوديكانويك شكلت أغشية أول هياكل شبيهة بالخلايا البسيطة على الأرض.
وقال بيرس عبر البريد الإلكتروني: “هذا هو الأقرب الذي وصلنا إليه لاكتشاف إشارة رئيسية متعلقة بالجزيء الحيوي-وهو أمر يحتمل أن يكون مرتبطًا بهيكل الغشاء ، وهو ميزة أساسية في الحياة”. “إن المواد العضوية من تلقاء نفسها مثيرة للاهتمام ، ولكنها ليست دليلًا على الحياة. على النقيض من ذلك ، فإن الجزيئات الحيوية مثل الأغشية والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والسكريات هي مكونات مركزية لعلم الأحياء كما نعرفها ، والعثور على أي منها سيكون رائداً (لم نفعل ذلك بعد).”
عودة العينات من المريخ
تخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق Exomars Rosalind Franklin Rover إلى Red Planet في عام 2028 ، وسيحمل المستكشف الآلي أداة تكميلية لسام. سيكون لدى Rover LS6 القدرة على الحفر حتى 6.5 قدم (2 متر) تحت سطح المريخ-وربما تجد جزيئات عضوية أكبر وأفضل محفوظة.
على الرغم من أنه لا يمكن دراسة عينات الفضول على الأرض ، إلا أن روفر المثابرة يجمع بنشاط عينات من Jezero Crater ، وموقع بحيرة قديمة ودلتا نهر ، وكل ذلك بقصد إعادتها إلى الأرض في الثلاثينيات من القرن الماضي عبر سيمفونية معقدة من البعثات التي تسمى عودة عينة المريخ.
وقال وليامز إن كلا روفرز اكتشفوا مجموعة متنوعة من جزيئات الكربون العضوية في مناطق مختلفة على المريخ ، مما يشير إلى أن الكربون العضوي شائع على الكوكب الأحمر.
وقال الدكتور آشلي ميرفي ، عالم الأبحاث ما بعد الدكتوراه في معهد العلوم الكوكبية ، إنه في حين أثبت الفضول والمثابرة أنهما بإمكانهم اكتشاف المواد العضوية ، فإن أدواتهم لا يمكن أن تحدد بشكل قاطع جميع الإجابات حول أصولهما. لم يشارك مورفي ، الذي كان يدرس من قبل ويليامز العضوية التي حددتها المثابرة ، في البحث الجديد.
وقال ميرفي: “من أجل التحقيق بشكل مناسب في مسألة التوزيع الحيوي ، تتطلب هذه العينات تحليلات عالية الدقة وحساسية عالية في المختبرات الأرضية ، والتي يمكن تسهيلها من خلال عودة هذه العينات إلى الأرض”.
وقال جلافين إنه إذا كانت الجزيئات الموجودة داخل عينة كمبرلاند هي نتيجة ثانوية للحياة الميكروبية التي كانت موجودة قبل 3.7 مليار سنة ، فإن مثل هذا الاستنتاج سوف يتماشى مع نفس الإطار الزمني كما هو الحال عندما يعتقد العلماء أن الحياة بدأت على الأرض. وقال إن اكتشاف الفضول يشعر بأنه “قريب جدًا” من المساعدة في اتخاذ هذا التصميم ، لكن الإجابات من المرجح أن تأتي من دراسة العينات على الأرض.
وقال غلافين: “أنا أكثر تفاؤلاً بأننا سنكون قادرين أخيرًا على تسوية هذه الحياة في مناقشة المريخ ، والتي تبدو وكأنها مستمرة إلى الأبد”.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com