آیا باکتری‌های زمین می‌توانند دهه‌ها در ماه دوام بیاورند؟

این سؤالی است که یک مطالعه جدید که در پنجاه‌وششمین کنفرانس علوم قمری و سیاره‌ای ارائه شده، تلاش دارد به آن پاسخ دهد. در این تحقیق، تیمی از پژوهشگران از ایالات متحده و کانادا احتمال بقای طولانی‌مدت میکروب‌ها را در مناطق همیشه سایه‌دار ماه بررسی کرده‌اند. این مناطق، که در قطب‌های ماه قرار دارند، به دلیل زاویه کم محور چرخش ماه هرگز نور خورشید را دریافت نمی‌کنند. این پژوهش می‌تواند به دانشمندان در شناسایی مکان‌های غیرمنتظره‌ای که ممکن است حیات در آنها وجود داشته باشد، کمک کند.

در گفت‌وگویی با دکتر جان مورز، استادیار مرکز تحقیقات علوم زمین و فضا در دانشگاه یورک و نویسنده اصلی این مطالعه، به بررسی انگیزه‌های این پژوهش، نتایج کلیدی، تأثیرات آن بر اکتشافات انسانی در PSRs، خطر آلودگی ناشی از کاوش‌های انسانی و نحوه ورود احتمالی میکروب‌ها به این مناطق پرداخته است.

انگیزه این مطالعه چه بود؟

دکتر مورز در این باره می‌گوید:
«چند سال پیش در سال ۱۳۹۷، من در مطالعه‌ای درباره احتمال باقی ماندن آلودگی میکروبی فضاپیماها روی سطح ماه شرکت داشتم که توسط دکتر اندرو شورگر از دانشگاه فلوریدا هدایت می‌شد. در آن زمان، ما به دلیل پیچیدگی مدل‌سازی محیط پرتوی فرابنفش، مناطق PSR را در نظر نگرفتیم. اما در سال‌های بعد، یکی از دانشجویان سابقم، دکتر جیکوب کلوس از دانشگاه مریلند، مدل پیشرفته‌ای برای شبیه‌سازی تابش در این مناطق توسعه داد. با توجه به افزایش علاقه به کاوش در PSRها، تصمیم گرفتیم دوباره این مناطق را بررسی کنیم و متوجه شدیم که تمامی ابزارهای لازم برای درک توانایی این مناطق در حفظ آلودگی میکروبی زمینی را در اختیار داریم.»

روش مطالعه

پژوهشگران مجموعه‌ای از مدل‌سازی‌ها را انجام دادند تا مشخص کنند که آیا میزان کم تابش فرابنفش و دمای پایین در دو دهانه PSR، شَکلِتون و فاوستینی، می‌تواند امکان بقای میکروارگانیسم‌ها را فراهم کند یا نه. این دو دهانه بر اساس مطالعات پیشین در مورد چگونگی ورود نور به دهانه‌ها انتخاب شدند و همچنین از اهداف فرود برای مأموریت‌های آتی Artemis ناسا هستند.

به دلیل زاویه انحراف محوری کوچک ماه (حدود ۱.۵ درجه نسبت به خورشید)، برخی از دهانه‌های PSR مانند شَکلِتون و فاوستینی ممکن است میلیاردها سال است که نور خورشید را دریافت نکرده باشند. عدم وجود جو در ماه و قرار گرفتن در معرض خلأ فضا، باعث ایجاد pockets بسیار سردی می‌شود که پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند می‌تواند میکروب‌ها را برای مدت طولانی حفظ کند.

نتایج کلیدی این مطالعه چه بود؟

دکتر مورز توضیح می‌دهد:
«در فضا، میکروب‌ها معمولاً بر اثر دمای بالا و تابش فرابنفش از بین می‌روند. اما مناطق PSR بسیار سرد و بسیار تاریک هستند و در نتیجه، یکی از محافظت‌شده‌ترین محیط‌ها در منظومه شمسی برای میکروب‌هایی محسوب می‌شوند که معمولاً روی فضاپیماها حضور دارند. البته، این میکروب‌ها نمی‌توانند در اینجا متابولیسم داشته باشند، تکثیر شوند یا رشد کنند، اما احتمالاً برای دهه‌ها زنده می‌مانند تا زمانی که هاگ‌هایشان بر اثر خلأ از بین برود. مولکول‌های آلی که سلول‌های آنها را تشکیل می‌دهند، احتمالاً برای مدت بسیار طولانی‌تری پایدار می‌مانند.»

تأثیر این یافته‌ها بر اکتشافات انسانی در PSRs چیست؟

دهانه‌های PSR، به‌ویژه شَکلِتون، از اهداف اصلی برنامه Artemis ناسا هستند، زیرا احتمال وجود یخ آبی در این مناطق وجود دارد که می‌تواند برای تأمین آب، سوخت و اکسیژن برای فضانوردان آینده استفاده شود. با این حال، تمامی مأموریت‌های فضایی با خطر انتقال میکروب‌های ناخواسته به محل فرود مواجه هستند که می‌تواند باعث آلودگی مناطق بکر و فاقد حیات شود. این امر می‌تواند منجر به جمع‌آوری داده‌های نادرست و تفسیر اشتباه در مورد وجود حیات در خارج از زمین شود.

در مورد مأموریت‌های انسانی، این خطر بیشتر است، زیرا انسان‌ها به‌طور طبیعی حامل طیف گسترده‌ای از میکروب‌ها هستند که ممکن است با آنها به ماه منتقل شوند. این میکروب‌ها می‌توانند با هر گونه میکروب احتمالی موجود در PSRs تعامل کرده و حتی آنها را از بین ببرند.

برای مقابله با این مشکل، دفتر حفاظت سیاره‌ای ناسا وظیفه دارد که فضاپیماهای ارسال‌شده را از نظر آلودگی میکروبی پاک‌سازی کند و همچنین اطمینان حاصل کند که فضاپیماهای بازگشتی، میکروب‌های ناخواسته را به زمین منتقل نکنند.

دکتر مورز می‌گوید:
«در حالی که ما می‌توانیم فضاپیماهای رباتیک را به‌خوبی تمیز کنیم، پاک‌سازی تجهیزات و لباس‌های فضایی که در مأموریت‌های انسانی استفاده می‌شوند، بسیار دشوارتر است. بنابراین، فضانوردانی که به PSRها می‌روند، احتمالاً آلودگی میکروبی بیشتری را با خود حمل کرده و مقداری از آن را در این مناطق باقی خواهند گذاشت. این آلودگی می‌تواند برای مدت طولانی‌تری نسبت به سایر مناطق ماه حفظ شود.»

آیا منظور از احتیاط در کاوش PSRs، حفاظت سیاره‌ای است؟

دکتر مورز توضیح می‌دهد:
«مسئله کمتر به حفاظت سیاره‌ای مربوط می‌شود و بیشتر به حفظ PSRها در وضعیتی نزدیک به حالت بکر برای تحلیل‌های علمی آینده ارتباط دارد. پرسش اصلی این است که این آلودگی تا چه حد اهمیت دارد؟ این موضوع به نوع تحقیقات علمی انجام‌شده در PSRها بستگی دارد. یکی از اهداف ممکن، نمونه‌برداری از یخ‌های آبی داخل PSRها برای درک منشأ آنها و چگونگی شکل‌گیری‌شان است. بخشی از این تحلیل می‌تواند شامل بررسی مولکول‌های آلی موجود در یخ باشد که مشابه مولکول‌های یافت‌شده در دنباله‌دارها هستند. انجام این تحلیل‌ها در صورت کاهش آلودگی از منابع زمینی، آسان‌تر خواهد بود.»

چگونه ممکن است میکروب‌ها به PSRs راه یافته باشند؟

با توجه به سطح پر از دهانه ماه، این احتمال وجود دارد که میکروب‌ها از طریق برخورد اجرام فضایی از دیگر نقاط منظومه شمسی یا حتی فراتر از آن، به این مناطق رسیده باشند. همچنین، انسان‌ها نیز فضاپیماهای زیادی را به سطح ماه فرستاده‌اند که برخی از آنها با سطح برخورد کرده‌اند.

در سال ۲۰۰۹، مأموریت LCROSS ناسا مرحله بالایی موشک سنتور را عمداً در دهانه کابئوس، که یکی از PSRهای قطب جنوب ماه است، سقوط داد تا میزان آب موجود در ستون گرد و غبار حاصل از برخورد را اندازه‌گیری کند.

دکتر مورز در این باره می‌گوید:
«احتمال وجود آلودگی میکروبی زمینی در PSRها کم است اما صفر نیست. چندین فضاپیما در این مناطق یا نزدیکی آنها سقوط کرده‌اند. اگرچه این برخوردها با سرعت بالا رخ داده‌اند، اما تحقیقات گذشته نشان داده که تعداد کمی از هاگ‌های میکروبی می‌توانند از چنین برخوردهایی جان سالم به در ببرند.»

در نهایت، این تحقیقات می‌توانند درک ما را از امکان بقای حیات در شرایط سخت در سراسر منظومه شمسی گسترش دهند. آینده مشخص خواهد کرد که چه کشفیات جدیدی درباره حیات احتمالی روی ماه انجام خواهد شد.

همان‌طور که همیشه می‌گویند: به علم ادامه دهید و به آسمان نگاه کنید!