کشف شیمی در مریخ به منشا حیات در زمین اشاره می کند

کمی بیش از یک دهه پیش، یک مریخ نورد روباتیک در مریخ سرانجام پاسخی به یک سوال مبرم پیدا کرد. اکنون مشخص شده است که سیاره سرخ در واقع مواد آلی دارد که در رسوبات بستر دریاچه های باستانی خود مدفون شده است.

از آن زمان، ما به یافتن مولکول‌های آلی در مریخ ادامه داده‌ایم که به شیوه‌ای توزیع شده‌اند که نشان می‌دهد شیمی کربن در سراسر همسایه کوچک زنگ‌زده ما گسترده است.

این بدان معنا نیست که ما نشانه هایی از حیات بیگانه را یافته ایم. دور از آن؛ بسیاری از فرآیندهای غیر بیولوژیکی وجود دارند که می توانند مولکول های آلی تولید کنند. اما دقیقاً جایی که مطالب از کجا آمده اند کمی معما را ایجاد کرده است.

اکنون، تیمی از محققان به سرپرستی سیاره‌شناس Yuichiro Ueno از مؤسسه فناوری توکیو شواهدی از منشأ آن در جو کشف کرده‌اند، جایی که دی‌اکسید کربن غرق در نور ماوراء بنفش خورشید واکنش نشان می‌دهد و غباری از مولکول‌های کربن را تشکیل می‌دهد که بر سطح سیاره می‌بارید.

اگرچه به اندازه زیست‌شناسی مریخ هیجان‌انگیز نیست، این کشف می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم چگونه مواد تشکیل دهنده حیات دقیقاً در سیاره مادری ما یعنی زمین، میلیاردها سال پیش، به پایان رسیده است.

متیو جانسون شیمیدان از دانشگاه کپنهاگ می‌گوید: «چنین مولکول‌های پیچیده مبتنی بر کربن، پیش‌نیاز زندگی، بلوک‌های سازنده حیات هستند، شاید بتوان گفت.

بنابراین، این کمی شبیه بحث های قدیمی است که در مورد مرغ یا تخم مرغ اول مطرح شد. ما نشان می دهیم که مواد آلی یافت شده در مریخ از طریق واکنش های فتوشیمیایی جوی – بدون حیات – به وجود آمده است. این ‘تخم مرغ’ است. هنوز باید نشان داده شود که آیا این ماده آلی باعث حیات در سیاره سرخ شده است یا خیر.

این تصور که فتولیز – فرآیندی که در آن مولکول‌ها توسط نور از هم جدا می‌شوند – نقشی در شیمی آلی موجود در سطح مریخ ایفا می‌کند، مدتی است که شروع به کار کرده است. جانسون و دو همکارش بر اساس شبیه‌سازی‌ها، مقاله‌ای را در سال ۲۰۱۳ در مورد این فرضیه منتشر کردند و دیگران متعاقباً به بررسی بیشتر پرداختند.

با این حال، آنچه ما به آن نیاز داریم، شواهد محکمی از مریخ است که با نتایج شبیه سازی مطابقت دارد.

فتولیز CO2 باعث تولید مونوکسید کربن و اتم های اکسیژن می شود. اما دو ایزوتوپ یا جرم کربن پایدار وجود دارد. تا کنون رایج ترین کربن ۱۲ است که شامل شش پروتون و شش نوترون است. سنگین‌ترین ماده بعدی کربن ۱۳ است که شامل شش پروتون و هفت نوترون است.

فتولیز روی ایزوتوپ سبکتر سریعتر عمل می کند. بنابراین، هنگامی که نور فرابنفش ترکیبی از دی اکسید کربن C-12 و C-13 را در جو تقسیم می کند، مولکول های حاوی C-12 سریع تر تخلیه می شوند و مقدار قابل توجهی از دی اکسید کربن C-13 را پشت سر می گذارند.

این غنی‌سازی کربن ۱۳ جو قبلاً چند سال پیش شناسایی شده بود. محققان شهاب سنگی را که از مریخ آمده و در قطب جنوب فرود آمده و حاوی مواد معدنی کربناتی است که از CO2 در جو مریخ تشکیل شده است، تجزیه و تحلیل کردند.

جانسون توضیح می‌دهد: «تفنگ دود کردن در اینجا این است که نسبت ایزوتوپ‌های کربن موجود در آن دقیقاً با پیش‌بینی‌های ما در شبیه‌سازی‌های شیمیایی کوانتومی مطابقت دارد، اما یک قطعه گمشده در این پازل وجود داشت.

ما محصول دیگر این فرآیند شیمیایی را برای تایید این نظریه گم کرده بودیم و این چیزی است که اکنون به دست آورده ایم.

آن قطعه پازل گم شده در داده های به دست آمده توسط مریخ نورد کنجکاوی در دهانه گیل پیدا شد. در نمونه‌های کانی‌های کربناته‌ای که روی زمین در مریخ یافت می‌شوند، کاهش کربن ۱۳ وجود دارد که کاملاً منعکس‌کننده غنی‌سازی کربن ۱۳ موجود در شهاب‌سنگ مریخ است.

هیچ راه دیگری برای توضیح کاهش کربن ۱۳ در مواد آلی و غنی شدن شهاب سنگ مریخ وجود ندارد، هر دو نسبت به ترکیب CO2 آتشفشانی منتشر شده در مریخ، که دارای ترکیب ثابتی است، مشابه آتشفشان های زمین. جانسون می گوید و به عنوان یک خط پایه عمل می کند.

به گفته محققان، این شواهد قوی نشان می دهد که مواد آلی کربنی که توسط کنجکاوی یافت شده از مونوکسید کربن تولید شده توسط فتولیز تشکیل شده است. و این به ما سرنخی در مورد منشا مواد آلی در زمین می دهد.

میلیاردها سال پیش، زمانی که منظومه شمسی فقط یک نوزاد بود، زمین، زهره و مریخ همگی دارای جوهای بسیار مشابهی بودند که نشان می‌دهد احتمالاً همین فرآیند در سیاره مادری ما رخ داده است.

از آن زمان این سه سیاره در مسیرهای بسیار متفاوتی تکامل یافته‌اند، و مریخ و زهره به‌نظر می‌رسد که برای حیات کاملاً غیرقابل‌همان‌نواز به نظر می‌رسند، همانطور که ما آن را به روش‌های خاص خود می‌شناسیم. اما محیط بیابانی زنگ زده مریخ اکنون سرنخی از منشا خودمان به ما داده است.

جانسون می‌گوید: ‘ما هنوز این ماده ‘تفنگ دود کردن’ را اینجا روی زمین پیدا نکرده‌ایم تا ثابت کنیم که این فرآیند اتفاق افتاده است. شاید به این دلیل که سطح زمین از نظر زمین‌شناسی و به معنای واقعی کلمه زنده‌تر است و بنابراین دائماً در حال تغییر است.

اما این یک قدم بزرگ است که ما اکنون آن را در مریخ پیدا کرده ایم، از زمانی که این دو سیاره بسیار شبیه هم بودند.