فهرست مطالب
پژوهشگران با بررسی میکروب‌هایی که روی گدازه‌های تازه ایسلند رشد می‌کنند، چارچوبی زیست‌شناختی برای درک چگونگی شکل‌گیری احتمالی حیات و ردپای زیستی آن روی سطح آتشفشانی مریخ ارائه کرده‌اند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، چه به جنگلی بنگریم که از خاکستر دوباره جان می‌گیرد و چه جزیره‌ای نو که باد و باران آن را شکل می‌دهند؛ طبیعت همیشه در چرخه‌ای مداوم از بازسازی عمل می‌کند. پژوهشگران دانشگاه آریزونا موفق شدند فرایندی نادر را ثبت کنند که نشان می‌دهد چگونه زندگی، نخستین گام‌ها را در محیطی کاملا جدید برمی‌دارد. این تیم با نمونه‌برداری از جریان‌های گدازه تازه، تغییر چشمگیری در نحوه تسلط کوچک‌ترین موجودات زمین بر قلمروهای نو کشف کرد.
این پدیده ثابت می‌کند که حتی در خشک‌ترین و کم‌مغذی‌ترین محیط‌ها، زندگی قادر است به سرعت جای خود را تثبیت کند. ناتان هادلند، دانشجوی دکتری در آزمایشگاه علوم قمری و سیارات دانشگاه آریزونا و نویسنده اصلی مطالعه گفت: «به نظر می‌رسد اولین ساکنان، این میکروب‌های آتشفشانی سرسخت هستند؛ موجوداتی که توانایی مقاومت در شرایط اولیه سخت را دارند.» وی تصریح کرد: «در این محیط‌ها، آب بسیار کم و مواد مغذی اندک است. حتی پس از بارش باران، این سنگ‌ها در کوتاه‌ترین زمان خشک می‌شوند.»
حتما بخوانید: نقش نیروهای برشی در گدازه آتشفشان و پیش‌بینی شدت فوران‌ها
آزمایشگاه طبیعت
علم بر پایه تکرار پیشرفت می‌کند، اما بلایای طبیعی مانند فوران‌های آتشفشانی معمولا رویدادهایی منحصربه‌فرد و بی‌ثبات هستند که تکرار مطالعه آنها دشوار است. با وجود این، تیم تحقیقاتی فرصت نادری یافت تا سه فوران آتشفشان فگرادالس‌فیال در ایسلند را به عنوان یک آزمایشگاه زنده مورد بررسی قرار دهد. در هر فوران، جریان‌های گدازه تازه، پوششی روی توندرا و گاهی رسوبات پیشین ایجاد می‌کردند و این امکان نادر و قابل تکرار را فراهم می‌کرد تا فرایند زندگی روی سنگ‌های تازه به صورت زنده مطالعه شود.
بیشتر بخوانید: ناسا از طرح ساخت بالگرد Nighthawk برای کاوش آتشفشان‌های مریخ رونمایی کرد
هادلند توضیح داد: «گدازه‌ای که از زمین فوران می‌کند دمایی بیش از ۲۰۰۰ درجه فارنهایت دارد و به‌طور کامل استریل است؛ بنابراین بررسی نحوه سکونت میکروب‌های آتشفشانی روی آن بسیار هیجان‌انگیز است.» برای تعیین سرچشمه میکروب‌ها، تیم تحقیقاتی DNA موجود در گدازه تازه، آب باران، ذرات هوا و خاک اطراف را مورد تحلیل قرار داد. علاوه بر این، پژوهشگران با بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی مسیر مهاجرت میکروب‌ها از محیط طبیعی به سنگ‌های استریل و خالی از حیات را ترسیم کردند.
میکروب‌های آتشفشانی سرسخت
در آغاز، پیشگامان تک‌سلولی محلی بودند. هادلند توضیح داد: «در مراحل اولیه، میکروب‌های آتشفشانی استعمارگر بیشتر از خاکی تامین می‌شوند که روی سطح گدازه رسوب می‌کند، همچنین از آئروسل‌هایی که در آنجا ته‌نشین می‌شوند.» با فرا رسیدن زمستان، هرچند تنوع میکروبی افزایش می‌یابد، اما در اولین زمستان کاهش قابل توجهی پیدا می‌کند، چرا که شرایط سخت تنها مقاوم‌ترین گونه‌ها را باقی می‌گذارد.
پس از این دوره مرگ و میر، جمعیت میکروبی تثبیت می‌شود و تغذیه آن بیشتر از طریق باران صورت می‌گیرد تا از طریق گرد و خاک یا خاک منتقل‌شده توسط باد تغذیه کنند. این یافته، حلقه‌ای جذاب در چرخه جوی را آشکار می‌سازد. میکروب‌ها اغلب به عنوان «هسته‌های تراکم ابر» عمل می‌کنند؛ سازه‌های ریز که امکان چسبیدن بخار آب و تشکیل قطرات باران را فراهم می‌کنند. این موجودات نامرئی به احتمال زیاد خود قطرات باران را شکل می‌دهند و سپس روی زمین سوار می‌شوند. سولانژ دوهامل، استاد همکار و نویسنده مقاله گفت: «دیدن این تغییر چشمگیر پس از زمستان بسیار شگفت‌انگیز بود.» وی بیان کرد: «اینکه این الگو در سه فوران مختلف تا این حد تکرارپذیر و پایدار بود، چیزی بود که انتظار آن را نداشتیم.»
کشف زندگی در مریخ
این یافته‌ها تنها به توضیح زمین‌شناسی ایسلند محدود نمی‌شوند؛ بلکه چارچوبی زیست‌شناختی برای فهم چگونگی استقرار احتمالی زندگی روی سطح آتشفشانی مریخ فراهم می‌کنند. بخش اعظم سطح مریخ از بازالت تشکیل شده، سنگی که بر اثر فرایندهای آتشفشانی مشابه ایسلند یا آریزونا شکل گرفته است. اگرچه مریخ در حال حاضر آرام است؛ اما تاریخچه آن با گدازه‌ها گره خورده است.
برای مطالعه بیشتر: دو گونه باکتری که می‌توانند پایه‌گذار اولین خانه انسان در مریخ باشند + ویدیو
سولانژ دوهامل توضیح داد: «فعالیت‌های آتشفشانی، گرمای زیادی به سیستم تزریق می‌کند و گازهای فرار آزاد می‌سازد؛ این فعالیت می‌تواند آب یخ‌زده زیر سطح را ذوب کند.» در نتیجه، فوران‌های باستانی می‌توانستند شرایط کوتاه‌مدتی فراهم کنند که برای شکل‌گیری حیات مناسب بود. تیم تحقیقاتی در حال تدوین راهنمایی برای ماموریت‌های آینده است تا نحوه استفاده میکروب‌های آتشفشانی از گدازه تازه، ردپای زیستی (Biosignature) آنها و مناطقی که حیات ممکن است در گذشته یا حتی هنوز روی سیاره سرخ وجود داشته یا مخفی شده باشد، شناسایی شود.
نتایج این مطالعه در نشریه علمی Nature Communications Biology منتشر شده است.
