آیا قادر به یافتن حیات در مریخ هستیم؟

تحقیقات جدیدی که امروز در Nature Communications منتشر شد، نشان می‌دهد که تجهیزات کنونی مریخ نوردها ممکن است توانایی یافتن نشانه های حیات در مریخ را نداشته باشند.

به گزارش تکناک، مریخ نوردهای رباتیک هم اکنون در حال کاوش در سطح مریخ هستند. بخشی از ماموریت مریخ نوردها بررسی این سیاره برای یافتن نشانه های حیات است. ممکن است چیزی برای پیدا کردن وجود نداشته باشد، اما اگر نشانه ای از حیات در مریخ وجود داشته باشد، آیا مریخ نوردها قادر به یافتن آن هستند؟

محدودیت های تشخیص

در  تحقیق جدیدی که به رهبری آرماندو آزوآ-بوستوس در مرکز اختربیولوژی مادرید، انجام شد، ابزارهای پیچیده ای که در حال حاضر توسط مریخ نوردهای Curiosity و Perseverance ناسا استفاده می شود و همچنین برخی تجهیزات آزمایشگاهی جدیدتر که قرار است برای تجزیه و تحلیل صحرای آتاکامای شیلی که فضایی شبیه مریخ دارد اسفتاده شود، مورد بررسی قرار گرفتند.

آزوآ-بوستوس و همکارانش دریافتند که تجهیزات آزمایش بستر مریخ نوردها (ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل نمونه های میدانی به کار میروند) توانایی محدودی برای تشخیص آثار حیاتی که ممکن است در مریخ وجود داشته باشد، دارند. آنها قادر به تشخیص اجزای معدنی نمونه های آزمایشی بودند، اما نمیتواند صد در صد مولکول های آلی را تشخیص دهند.

آزوآ-بوستوس گفت: سایت های مشابه مریخ، برای این تحقیق، بیابان های سرد و فوق خشک و قطب جنوب هستند. حیات در هر دوی این مکان ها، علیرغم شرایط سخت وجود دارد. با توجه به شرایط سخت و کمبود حیات میکروبی موجود، یافتن شواهدی از حیات در آنها چالش برانگیز است.

ما باید اول مرزهای بیولوژیکی و فیزیکی حیات موجود (و در حال شناسایی) را در محیط‌های  مشابه تعریف کنیم. سپس نیاز به توسعه ابزارهایی برای شناسایی نشانه های حیات در آن مکانها داریم. نشانه های حیات شامل مولکول های آلی مانند لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها می شود. در نهایت، تعیین می‌کنیم که حساسیت  ابزارهایی که برای  تشخیص آن نشانه ها به کار می‌رود چقد باید باشد.

جستجو برای میکروبیوم تاریک

ماده تاریک میکروبی در حوزه میکروبیولوژی محیط های نامتعارف، زمانی است که اکثر موجودات میکروسکوپی در یک نمونه مجزا و یا مشخص نشده باشند. برای شناسایی آنها، نیاز به تعیین توالی نسل بعدی داریم. تیم آزوآ-بوستوس یک قدم فراتر رفتند و یک “میکروبیوم تاریک” را پیشنهاد کردند که حاوی گونه های بالقوه باقی مانده و منقرض شده زمین است.

تیم آزوآ-بوستوس دریافتند که تکنیک‌های آزمایشگاهی پیچیده می‌تواند یک میکروبیوم تاریک را در نمونه‌های خاک بیش از حد خشک مریخی مانند صحرای آتاکاما شناسایی کند. با این حال، تجهیزات فعلی مریخ نوردها قادر به شناسایی آن در مریخ نیستند.

در نمونه‌هایی با چنین زیست توده کمیاب، از روش‌های آزمایشگاهی بسیار حساس برای تشخیص حیات میکروبی، استفاده میکنیم. این روش ها شامل: تعیین توالی ژن و تصویر سازی سلول‌ها با استفاده از تجزیه و تحلیل میکروسکوپی است.  نمونه‌های اولیه برای توالی‌یابی ژنوم در این زمینه در حال توسعه هستند، اما هنوز حساسیت لازم برای نمونه‌های زیست توده کم را ندارند.

سیاره متفاوت، قوانین متفاوت

 جستجوی حیات در سیارات دیگر نیز به درک ما از آنچه حیات برای وجود نیاز دارد متکی است، با ساده‌ترین فهرست شامل: انرژی، کربن و آب مایع.

روی زمین، بیشتر موجودات زنده برای استفاده از انرژی نور خورشید فوتوسنتز میکنند. این فرآیند به آب نیاز دارد که تقریباً در محیط‌های خشک بیابانی مانند قطب جنوب و صحرای آتاکاما و به احتمال زیاد در مریخ در دسترس نیست. ما فکر می کنیم فرآیندی که به آن “سنتز شیمیایی اتمسفری” می گویند می تواند این شکاف را پر کند.

تیم من برای اولین بار سنتز شیمیایی اتمسفری را در خاک های سرد قطب جنوب کشف کرد. در این روش فرآیند متابولیک نادیده گرفته شده، باکتری ها در هوای رقیق با مصرف مقدار کمی از گاز هیدروژن و مونوکسید کربن موجود در جو زندگی می کنند.

ما فکر می‌کنیم که میکروبیوم‌های بیابان خشک ممکن است برای تولید انرژی و همچنین آب به این فرآیند تکیه کنند اکوسیستم‌هایی مانند آنچه در قطب جنوب یافتیم، اکنون یکی از امیدوارکننده‌ترین مدل‌های اکولوژیکی را در جستجوی حیات مریخی ارائه می‌دهند.

ما اکنون معتقدیم که پتانسیلی برای حیات در زیرسطح یخی مریخ وجود دارد. تیم من به همراه محققان در ناسا و دانشگاه پروتوریا قصد دارند این موضوع را در منطقه University Valley قطب جنوب، با تعیین محدودیت‌های محیطی برای انرژی، آب متابولیک و تولید کربن از طریق ردیابی مصرف گاز، بررسی کنند.

ما چیزی را که نمی توانیم تعریف کنیم پیدا نمی کنیم

 اطلاعات جدید ما از نشانه های حیات و سطح حساسیت مورد نیاز برای شناسایی آنها برای طراحی یا بهینه سازی تجهیزات آینده بسیار مهم است. هدف از ماموریت های آینده مریخ، از جمله ماموریت Icebreaker Life که برای سال 2026 برنامه ریزی شده است، جستجوی شواهدی از حیات است.

در ماموریت Icebreaker Life از زمین های پوشیده از یخ مریخ مانند یخ‌های دائمی خشک قطب جنوب نمونه‌برداری خواهد شد و اگر نشانه‌هایی از حیات را شناسایی شود، مأموریت بازگشت نمونه مریخ اولویت بالایی خواهد داشت.

بازگرداندن نمونه ها به زمین برای تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی چالش بر آنگیز است. همانطور که با نمونه‌های خاک قطب جنوب دریافتیم، چالش‌ها می‌تواند شامل آلودگی، حفظ دمای سرد در حین انتقال  و نیاز به آزمایشگاه‌های قرنطینه تخصصی برای تجزیه و تحلیل نمونه‌ها بدون تخریب آنها باشد.

اما همانطور که آزوآ-بوستوس پیشنهاد می‌کند، آوردن نمونه‌هایی به زمین برای تجزیه و تحلیل دقیق آزمایشگاهی ممکن است تنها راه مطمئن برای تشخیص یا رد کردن وجود (یا حضور گذشته) حیات باشد.