مریخ هنوز مدرک قطعی از وجود حیات به ما نداده است، اما اکنون معمایی تازه پیش روی دانشمندان قرار داده.
در لبهی غربی دهانهی جزرو (Jezero Crater)، کاوشگر پرسوِیرنس (Perseverance) ناسا در حال کاوش در درهای به نام نرتوا ولیس (Neretva Vallis) است؛ درهای که زمانی رودخانهای از میان آن میگذشت و دریاچهای بزرگ را در سیارهی سرخ تغذیه میکرد. در میان صخرههای گلسنگی باستانی معروف به تشکیل فرشتهی درخشان (Bright Angel Formation)، پرسویرنس یکی از شگفتانگیزترین نمونههای خود را یافت: سنگی به شکل پیکان، نامگذاریشده به Chayava Falls، که سطحش با دانههای سیاه ریز شبیه «تخم خشخاش» پوشیده شده و لکههایی شبیه پوست پلنگ دارد.
تحلیل دقیقتر نشان داد که این نقشونگارهای عجیب سرشار از کربن آلی، آهن، فسفر و گوگرد هستند. جالبتر از آن، دانشمندان اخیراً نشانههایی از وجود ویویانیت (Vivianite) – فسفات آهن – و گریگیت (Greigite) – سولفید آهن – در این سنگ گزارش کردهاند. روی زمین، هر دو ماده معمولاً در اثر واکنشهای اکسایش–کاهش (Redox) شکل میگیرند؛ همان فرایندهای مبادلهی الکترون که اساس تمام شکلهای حیاتاند. گیاهان در فرایند فتوسنتز از آن استفاده میکنند، انسانها و جانوران از آن برای آزادسازی انرژی از غذا در تنفس بهره میبرند، و میکروبها در محیطهای بدون اکسیژن – مانند دهانههای حرارتی اعماق اقیانوس – با کمک این واکنشها فلزات را «تنفس» میکنند.
در سیارهی ما، چنین ردهایی اغلب بهمنزلهی اثرانگشت حیات تلقی میشوند؛ اما بر روی مریخ، هنوز تنها یک «شاید» وسوسهبرانگیز بهشمار میآیند — نشانههای شیمیایی که میتوانند از فعالیت زیستی سرچشمه گرفته باشند، یا شاید حاصل واکنشهای غیرزیستی باشند. در هر دو حالت، آنها از شیمی معمولی مریخ متفاوتاند.
جوئل هوروویتز، زمینشناس دانشگاه استونی بروک نیویورک و سرپرست این پژوهش، به Space.com گفت:
«صرفنظر از منشأ آنها، این ترکیب شیمیایی با هرآنچه در حدود ۲۰ تا ۲۵ سال کاوش در مریخ دیدهایم کاملاً متفاوت است.»
او افزود حتی اگر این واکنشها منشأ زیستی نداشته باشند، ممکن است «شیمی پیشزیستی ارزشمندی را آشکار کنند که تاکنون به آن نیندیشیدهایم»، و همزمان به ما یادآوری کنند که طبیعت غیرزیستی تا چه اندازه میتواند نشانههای حیات را تقلید کند — نتایج مثبت کاذبی که دانشمندان باید در تفسیرشان نهایت دقت را داشته باشند.
پنجرهای به گذشتهی مریخ
سطح مریخ معمولاً داستانی از اکسایش روایت میکند: واکنش آهن با اکسیژن میلیاردها سال پیش، زمانی که آب مایع و جوی ضخیمتر وجود داشت، لایهای از زنگآهن در سراسر سیاره بر جای گذاشت — همان چیزی که لقب «سیارهی سرخ» را برای مریخ رقم زد. اما در Chayava Falls، پرسویرنس کانیهایی شناسایی کرد که بر اثر نیمهی دیگر این واکنش یعنی کاهش (Reduction) پدید آمدهاند؛ جایی که آهن و گوگرد بهجای از دست دادن، الکترون بهدست آوردهاند.
واکنشهای اکسایش–کاهش جذاباند، زیرا در دماهای پایین بسیار کند رخ میدهند. همین کندی و انرژی نهفته در آنها، آنها را به منبع عالی انرژی برای حیات تبدیل میکند. موجودات زنده با استفاده از آنزیمها این واکنشها را تسریع میکنند و انرژی ذخیرهشده را به کار میگیرند.
مایک تایس، زیستزمینشناس دانشگاه تگزاس A&M و از نویسندگان این پژوهش، گفت:
«همهی موجودات زنده باید انرژی را از محیط خود بگیرند. حیات روی زمین خیلی زود یاد گرفت چگونه از واکنشهای ردوکس برای این کار استفاده کند.»
به گفتهی او، مشاهدهی نشانههای ردوکس بر روی مریخ این احتمال را مطرح میکند که در گذشته، فرایندهایی مشابه در آنجا نیز میتوانستند از حیات پشتیبانی کنند.
تایس افزود:
«با توجه به آنچه از حیات روی زمین میدانیم و عوامل نظری دیگر، احتمالاً هر جا که حیاتی شکل بگیرد از واکنشهای ردوکس برای تأمین انرژی استفاده میکند. بنابراین جستوجو در سنگهای باستانی برای یافتن اثرات شیمیایی این واکنشها — بهویژه زمانی که سرعت آنها بیش از واکنشهای غیرزیستی معمول باشد — راهبردی کلیدی برای یافتن آثار حیات گذشته است.»
همین ویژگی باعث میشود کانیهایی که پرسویرنس یافته، بهویژه گریگیت در «لکههای پلنگی»، بسیار جالب باشند. تولید سولفیدهای آهن بدون دخالت زیستی در دماهای پایین بسیار کند است. تایس گفت:
«در دماهایی که احتمال میدهیم این سنگها تجربه کرده باشند، چنین واکنشهایی تقریباً رخ نمیدهند. درست همان ویژگیهایی که این واکنش ردوکس را برای برخی موجودات زنده مفید میکند، همانهایی هستند که آن را به مدرکی بالقوه از وجود حیات تبدیل میسازند.»
از آنجا که این سنگها بیش از ۳٫۵ میلیارد سال قدمت دارند، فرایندهای غیرزیستی نیز زمان کافی برای تقلید نشانههای زیستی داشتهاند. با این حال، در Chayava Falls هیچ نشانهای از تغییرات ناشی از حرارت یا فشار دیده نمیشود که بتواند واکنشهای سریع غیرزیستی را توضیح دهد، اما سولفیدها در مقدار قابلتوجهی حضور دارند — موضوعی که احتمال منشأ زیستی را باز نگه میدارد، هرچند هنوز تأییدش نمیکند.
کریس ایمپی، ستارهشناس دانشگاه آریزونا، که در این پژوهش نقشی نداشت، گفت:
«این تنها شواهد غیرمستقیم از حیات است. هنوز هیچکس را قانع نمیکند که حتماً حیات روی مریخ وجود داشته — اما همینجا نقطهای است که بازی آغاز میشود.»
جرارد فن بل، مدیر علمی رصدخانهی لووِل در آریزونا، نیز افزود:
«این اسلحهی دودآلود نیست!» (یعنی مدرک قطعی نیست).
«سؤال اصلی اینجاست: آیا این نشانهها فقط میتوانند منشأ زیستی داشته باشند، یا راههای غیرزیستی نیز برای تولید آنها وجود دارد؟»
با وجود این تردیدها، واکنشهای ردوکس برای دانشمندان جذاباند چون کانیهایی شبیه کپسول زمان بر جا میگذارند. ترکیب شیمیایی و فراوانی آنها سرنخهایی از محیط شکلگیریشان در خود نگه میدارد — از جمله اینکه آیا آب در دل سنگها جریان داشته، محیط چقدر غنی یا فقیر از اکسیژن بوده، و آیا منابع انرژیای وجود داشته که میکروبها بتوانند از آن استفاده کنند.
گلسنگهای Bright Angel همچنین از نظر ترکیب شیمیایی با دیگر سنگهای دهانهی جزرو تفاوت دارند. آنها بهطرز غیرعادی اکسیدشده و از عناصری چون منیزیم و کلسیم تهی هستند. هوروویتز گفت این ویژگیها شبیه خاکهایی روی زمین است که در اثر بارشهای طولانیمدت شدیداً دگرگون شدهاند — نشانهای از تغییرات اقلیمی و جوی مریخ در زمان پر شدن دهانهی جزرو با رسوبات.
او افزود:
«تشکیل Bright Angel ابعاد تازهای به درک ما از محیطهای گذشتهی مریخ میافزاید. این نشان میدهد که اقلیم و جو سیاره احتمالاً در طول زمان تغییرات زیادی داشتهاند، اما در عین حال قادر به پشتیبانی از محیطهای قابلزیست بودهاند.»
پرسویرنس از Chayava Falls نمونهای سنگی حفاری کرده و آن را برای بازگشت احتمالی به زمین ذخیره کرده است. اگر مأموریت بازگشت نمونههای مریخ (MSR) ناسا طبق برنامه پیش برود، دانشمندان مشتاقاند این سنگ را در آزمایشگاه با دقتی بیسابقه بررسی کنند. با این حال، این پروژه با تأخیرها و هزینههای اضافی روبهروست، و بودجهی پیشنهادی سال ۲۰۲۶ دولت آمریکا احتمالاً آن را لغو کند.
هوروویتز گفت در صورت بازگشت نمونه، نخستین کاری که میخواهد انجام دهد، اندازهگیری ایزوتوپهاست — مقایسهی نسخههای سبک و سنگین آهن، گوگرد و کربن در سنگ، بهویژه میان گلسنگ اولیه و کانیهای جدیدتر ویویانیت و گریگیت. تفاوت در ترکیب ایزوتوپی میان مواد اولیه و محصولات نهایی میتواند تعیین کند که آیا زیستشناسی در تشکیل آنها نقش داشته است یا نه.
فن بل افزود: بازگرداندن نمونههای دستنخورده به زمین میتواند «تفاوت بزرگی» در جستوجوی ساختارهای فسیلی ایجاد کند — همان نوع شواهدی که دههها بحث دربارهی شهابسنگ معروف مریخ آلن هیلز ۸۴۰۰۱ را برانگیخته بود، اما این بار بدون تردید ناشی از آلودگی.
تایس گفت اگر دو سال پیش از او میپرسیدند که آیا هرگز حیاتی روی مریخ وجود داشته، پاسخ میداد که دادهها هنوز برای اظهار نظر کافی نیست. مأموریتهای پیشین ناسا تنها نشان داده بودند که مریخ میتوانست میزبان حیات باشد، اما هیچ مدرکی در تأیید یا رد آن ارائه نکردند.
اکنون، پرسویرنس در حال تغییر این وضعیت است.
«ما حالا نخستین نشانهها را داریم،» تایس گفت، «و میتوانیم بحثهای واقعی و مشاهدات تازهای را بر اساس دادههای عینی از سنگها و مواد معدنی برنامهریزی کنیم — و این برای من واقعاً هیجانانگیز است!»
او این لحظه را به شکار گنج تشبیه کرد:
«این همان لحظهای است که آشکارساز فلز به صدا درآمده و چیزی براق یافتهای. هنوز نمیدانی دقیقاً چه داری، اما چیزی داری که میتوانی با آن ادامه دهی.» ✨
