سيكون العثور على الحياة خارج الأرض اكتشافًا علميًا رئيسيًا مع آثار كبيرة على جميع مجالات العلوم والفكر الإنساني. ومع ذلك ، تم إجراء بحث مباشر واحد فقط عن الحياة خارج كوكب الأرض.
هبطت بعثات الفايكنج على سطح المريخ باستخدام المظلات. يوضح هذا الرسم التخطيطي كل مرحلة مرت بها المركبة الفضائية أثناء هبوطها. ناسا
أجرت مركبة الفضاء في ناسا فايكنغ ، التي هبطت على المريخ ، هذا البحث في صيف عام 1976. وتألفت فايكنغ من اثنين من المدارات واللاندرز التوأم ، مع غرف تجريبية في لاندرز لإجراء ثلاث تجارب في علم الأحياء.
خلال نصف القرن الماضي ، كانت القياسات التي أجريت خلال تجارب بيولوجيا الفايكنج موضوع العديد من المناقشات والتحليلات والمضاربة. اليوم ، لا يزال العلماء يناقشون نتائج هذه التجارب في محاولة للإجابة على السؤال القديم حول ما إذا كانت هناك حياة خارج الأرض.
يمثل عام 2025 50 عامًا منذ إطلاق المركبة الفضائية ، على بعد ثلاثة أسابيع. حقق هؤلاء الأراضي أول هبوط ناعمة ناجحة في Humankind الناجحين من المركبات الفضائية التشغيلية والفعالة على سطح كوكب آخر.
أنا عالم في الغلاف الجوي عملت في مهام الفايكنج في سبعينيات القرن العشرين في مركز أبحاث ناسا لانغلي ، وهو المختبر الذي طور ويدير بعثات الفايكنج الناجحة للغاية. رسمت الاكتشافات العلمية لبعثات الفايكينغ صورة جديدة لجو المريخ ، والتاريخ السطحي والكواكب.
إطلاق مركبة فضائية فايكنغ وهبوطها
تتألف مركبة الفايكينغ الفاشلة من كلاهما من مدار ومسطح. دخل Viking 1 مدار المريخ في 19 يونيو 1976 ، وهبط بنجاح على السطح في 20 يوليو 1976 ، والذي كان أيضًا الذكرى السابعة لأول القمر البشري. تبع Viking 2 ، هبط في 3 سبتمبر 1976 ، في موقع أبعد إلى الشمال الغربي.
لم يكن فايكنغ يبحث فقط عن الحياة.
تحتوي هذه الحرف على معدات لالتقاط الصور ؛ خريطة الطاقة الحرارية والرياح والطقس. دراسة التركيب الكيميائي للسطح والغبار والجو. وجمع وتحليل عينات التربة.
أشارت القياسات التي أجرتها فايكنغ من الجو إلى أن المريخ اعتاد أن يكون له جو أكثر كثافة ولكن مع مرور الوقت فقده. ولاحظ أيضًا أن الرياح تلتقط جزيئات الغبار الصغيرة ، وتهبها في الغلاف الجوي. هذه العملية تلون سماء الكوكب الوردي بشكل دائم.
جميع الأدوات الموجودة على Landers Viking. ناسا
اكتشف فريق Viking Landers أيضًا أنه في أي مكان على المريخ ، يختلف ضغط سطح الغلاف الجوي موسمياً. قام الكوكب بتجميد القطبين الشماليين والجنوبيين ، كما هو الحال على الأرض. في أعمدة المريخ في الصيف ، يسامي ثاني أكسيد الكربون المجمد – الذي يتحول من صلبة مجمدة إلى غاز – ثم في القطب الشتوي يعود إلى صلبة متجمدة.
تؤثر هذه العملية ، الفريدة على المريخ ، على الضغط الجوي عن طريق تغيير مقدار ثاني أكسيد الكربون في شكل غاز بدلاً من شكل صلب على سطح الكوكب.
تجارب البيولوجيا
جلبت كل من تجارب بيولوجيا الفايكنج الثلاثة عينة من التربة من سطح المريخ إلى غرفة اختبار معقمة وعرضت العينة لمغذيات مختلفة في ظل ظروف مختلفة من الغلاف الجوي.
أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت التربة تحتوي على الكائنات الحية الدقيقة ، لذلك قاموا بمراقبة كيفية تغير الجو في الغرفة. عمليات التمثيل الغذائي – مثل التنفس – من الكائنات الحية التي تستهلك المغذيات من شأنها أن تغير التركيب الكيميائي في جو الغرفة.
اعتمادًا على التجربة ، تحتوي المغذيات إما على الكربون أو ثاني أكسيد الكربون أو أول أكسيد الكربون – وكلها كانت مشعة. مع العينات المشعة ، يمكن للباحثين تتبع مستوى النشاط الإشعاعي في الغرفة لمعرفة ما إذا كانت التفاعلات الأيضية في عينات التربة ترفعها أو تخفضها.
بالنسبة لجميع التجارب الثلاث ، يمكن للباحثين استخدام أوامر الراديو لتسخين غرفة الاختبار ، والتي كانت لا تزال داخل المركبة الفضائية الفايكينغ على المريخ. هذا من شأنه أن يدمر أي الكائنات الحية الدقيقة المحتملة في التربة ويوقف إنتاج أي غازات كانت تخلقها الأيض.
في التجربة الأولى ، التي تسمى تجربة استيعاب الكربون أو تجربة إطلاق البيروليتيك ، قام الباحثون بمحاكاة جو المريخ في إحدى غرف اختبار Viking. لقد ملأوا الغرفة بالغازات مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وجعلوا هذه الغازات مشعة لمعرفة كيف تغير الجو من التفاعلات مع عينة التربة.
في التجربة الثانية ، تجربة الإصدار المسمى ، قام الباحثون بحقن عينة التربة مباشرةً مع مغذيات يحتوي على الكربون المشع. قاموا بمراقبة الغرفة التجريبية لثاني أكسيد الكربون المشع وقياسوا مستوى ثاني أكسيد الكربون المشع بعد حقن عينات التربة. في هذه التجربة ، رأى الباحثون نتائج يمكن أن تأتي من مصدر بيولوجي.
تضمنت تجارب البيولوجيا الثلاث وضع عينات من التربة في غرف مغلقة مع العناصر الغذائية ورؤية ما حدث للغلاف الجوي في كل غرفة. ناسا
التجربة الثالثة ، تجربة تبادل الغاز ، ملأت الغرفة بالهيليوم ، والتي لا تتفاعل مع أي شيء. لقد كشفوا التربة لأنواع مختلفة من العناصر الغذائية. كان البعض يحتضن في ظروف رطبة ، والبعض الآخر في الظروف الرطبة والبعض الآخر لا يزال في ظروف جافة.
مرة أخرى قاموا بمراقبة الغرفة للغازات المحتملة التي تنتجها التمثيل الغذائي. عندما لمست عينات التربة المغذيات الرطبة ، تسببت الرطوبة على الفور في بعض التغييرات في البيئة الكيميائية للغرفة. كانت معظم هذه التغييرات ناتجة عن تبخر الماء.
في إحدى الحالات ، كان رد فعل الأوكسيدات الفائقة في التربة ، وهي جزيئات O₂ التي أخذت على إلكترون إضافي ، بماء. كانت التغييرات الأخرى تتعلق بجزيئات الأكسجين في التربة. كل هذه غيرت الجو في الغرفة ، لكن من المحتمل ألا يكون سببها الكائنات الحية الدقيقة.
كرر الباحثون هذه التجربة من خلال إعادة تعيين جو الغرفة وإضافة العناصر الغذائية الطازجة ، لكنهم لم يغيروا عينة التربة. هذه المرة ، أطلقت التربة ثاني أكسيد الكربون فقط في الغرفة ، والتي من المحتمل أن تأتي من المواد العضوية في المغذيات التي أضافوا تحطيمها.
أدت نتائج هذه التجربة الثالثة إلى استنتاج الباحثين أنه من المحتمل أن تكون هناك الكائنات الحية الدقيقة في التربة. ولكن معا ، لم تكن نتائج التجارب الثلاث واضحة تمامًا.
اقترحت نتائج تجربة الإصدار المسمى فقط وجود مصدر بيولوجي للنتائج المرصودة. اقترحت تجربة استيعاب الكربون وتجربة تبادل الغاز أن التفاعلات الكيميائية غير العضوية أو غير العضوية تسببت في النتائج المرصودة.
وخلص الباحثون الرئيسيون في المشروع إلى أنه لم يكن هناك اكتشاف لا لبس فيه للحياة من قبل Landers Viking ، لكن لا يمكن استبعاده تمامًا.
كانت مهمة فايكنغ نجاحًا علميًا وهندسيًا رئيسيًا. في 21 يوليو 1976 ، بعد يوم من الهبوط الناجح على سطح المريخ على سطح المريخ ، نشرت صحيفة نيويورك تايمز أول صورة للمريخ الذي التقطه فايكنغ لاندر على صفحته الأولى ، تغطي جميع الأعمدة الثمانية في الصحيفة. صحيفة نيويورك تايمز
تجربة التحليل الجزيئي
على عكس التجارب البيولوجية ، التي جربت على عينات التربة ، قامت تجربة فايكنغ أخرى ، وهي تجربة التحليل الجزيئي ، بتفتيش سطح المريخ مباشرة عن المادة العضوية. المواد العضوية هي مركبات الكربون مرتبطة بالهيدروجين أو الأكسجين أو النيتروجين الذي يأتي إما بشكل مباشر أو غير مباشر من الكائنات الحية.
لمفاجأة الجميع ، لم تكتشف هذه التجربة أي مركبات عضوية على سطح المريخ. عرف الباحثون لسنوات أن النيازك التي تحتوي على مواد عضوية ضربت المريخ مرارًا وتكرارًا على مدار تاريخها ، حتى لا تجد أي شيء على الإطلاق غريبًا.
قام بعض العلماء بتنظيم أن تربة المريخ قد تحتوي على مركب يحول بسرعة أي مادة عضوية على السطح إلى ثاني أكسيد الكربون. كان من شأن مركب مثل هذا تبخير أي دليل قبل أن تتاح الفرصة للأدوات العلمية للعثور عليه.
في عام 2008 ، بعد عقود من هذا الاستنتاج ، وجدت ناسا مركبًا قد يفعل ذلك تمامًا. اكتشف Lander فينكس تركيزات عالية من مركب يسمى perchlorate في التربة.
عندما يتم تسخين perchlorate – كما كان في تجربة التحليل الجزيئي Viking – يمكن أن يدمر المركبات العضوية كيميائيًا ، واعتبر العلماء أنه الجاني المحتمل وراء النتيجة الغريبة من تجربة التحليل الجزيئي.
نموذج جديد للحياة على المريخ
لا يزال العلماء يستخدمون نتائج هذه التجارب اليوم. في الآونة الأخيرة ، طور ستيفن أ. بينر ، مدير مؤسسة التطور الجزيئي التطبيقي ، نموذجًا جديدًا للحياة الحالية على المريخ بناءً على قياسات تجارب البيولوجيا الثلاثة.
يتنبأ نموذجه بأن الكائنات الحية الدقيقة كان يمكن أن تستخدم المغذيات الكربونية المشعة في غرفة التجربة لإنشاء طعامها الخاص ، مع إطلاق ثاني أكسيد الكربون المشع في هذه العملية. ويشير أيضًا إلى أنه في الليل ، يمكن أن تمتص الكائنات الحية الدقيقة الأكسجين وطرد ثاني أكسيد الكربون. يمكن أن يفسر الأكسجين المنبعث من عينة تربة المريخ عند رطبه.
يشير نموذج Benner إلى أنه يمكن أن يكون هناك كائنات حية حية على سطح المريخ ، ولكن البحث والقياسات المستقبلية ستحتاج إلى تأكيد هذا الاحتمال المثير للاهتمام للغاية.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: جويل س. ليفين ، وليام وماري
اقرأ المزيد:
الدكتور جويل س. ليفين هو خبير استشاري وخبير موضوع في مركز الهندسة والسلامة في ناسا في مجالات الفضاء والبيئات الكوكبية. عمل الدكتور ليفين في ناسا من عام 1970 إلى عام 2011 وعمل في مهمة فايكنغ إلى المريخ ، موضوع هذا المقال. تم تعيين الدكتور ليفين ، عالم برنامج الكشافة في برنامج استكشاف المريخ ، مقر ناسا ، وعين رئيسًا مشاركًا لجنة ناسا للاستكشاف البشري لمجموعة تحليل علوم المريخ (HEM-SAG) ، والتخطيط للمهمة البشرية الأولى إلى المريخ.