با این حال، در جامعه علمی همواره نگرانی مهمی وجود دارد: اینکه میکروبهای زمینی ناخواسته همراه فضاپیماها به مریخ منتقل شوند؛ پدیدهای که «آلودگی رو به جلو» (Forward Contamination) نامیده میشود. این نگرانی از آن جهت اهمیت دارد که ممکن است روزی میکروبهای زمینی را با نشانههای حیات مریخی اشتباه بگیریم، یا حتی میکروبهای منتقلشده از زمین، نمونههای احتمالی حیات مریخی را که شاید کشف کنیم، تحت تأثیر قرار دهند. ناسا سالهاست تلاش میکند این خطر را تا حد امکان کاهش دهد، اما آیا روشهای تازه میتوانند کمک کنند بفهمیم میکروبهای زمینی در صورت رسیدن به مریخ، چه مدت زنده میمانند؟ و آیا این موضوع میتواند نگرانیها درباره آلودگی رو به جلو را کاهش دهد؟
اکنون گروهی از پژوهشگران به رهبری دانشگاه یورک در کانادا، مدلی به نام «مدل بقای میکروبی در مریخ» (Mars Microbial Survival یا MMS) معرفی کردهاند. به گفته آنها، این مدل میتواند برای برآورد میزان آلودگی رو به جلو ناشی از میکروبهای زمینی در مریخ به کار رود. به طور مشخصتر، اگر تعدادی میکروب زمینی پیش از پرتاب بهطور کامل شناسایی و نابود نشوند و همراه فضاپیما به مریخ برسند، چه مدت—بر حسب «سول» مریخی—میتوانند روی سیاره سرخ دوام بیاورند؟ برای درک بهتر، هر «سول» یک روز مریخی است که اندکی طولانیتر از یک روز زمینی بوده و حدود ۲۴ ساعت و ۳۹ دقیقه طول میکشد. نتایج این پژوهش در مطالعهای تازه در نشریه علمی The Planetary Science Journal منتشر شده است.
برای انجام این پژوهش، محققان بررسی کردند که یک فضاپیما در دو مرحله اصلی سفر خود—مرحله «کروز» (Cruise Phase) در مسیر میان زمین و مریخ، و مرحله «سطحی» (Surface Phase) پس از فرود—چگونه در معرض فرایندهای استریلیزاسیون یا نابودی میکروبی قرار میگیرد. در مرحله کروز، فضاپیما با باد خورشیدی بمباران میشود که شامل تابش فرابنفش نوع C یا UVC است. این نوع تابش بسیار پرانرژی و برای میکروبها کشنده است. بنابراین، پژوهشگران بررسی کردند که فضاپیما در محیط خلأ، در دماهای متغیر و در معرض تابش خورشیدی، چه واکنشی نشان میدهد و این شرایط تا چه حد میتواند میکروبها را نابود کند.
در مرحله سطحی، پس از رسیدن به مریخ، شرایط متفاوت اما همچنان بسیار سخت است. فضاپیما در معرض دماهای پایین و نوساندار سطح مریخ و فشار بسیار کم جو آن قرار میگیرد. افزون بر این، مریخ فاقد لایه محافظ اُزون و میدان مغناطیسی قدرتمند مانند زمین است؛ بنابراین سطح آن به طور مستقیم در معرض تابش خورشیدی قرار دارد. این شرایط نیز میتواند به نابودی میکروارگانیسمهای احتمالی کمک کند.
پژوهشگران برای دقیقتر کردن مدل خود، ۱۴ محل فرود یا سقوط فضاپیماهای پیشین در مریخ را بررسی کردند؛ از جمله محلهای مربوط به مأموریتهای وایکینگ، پَثفایندر، اسپیریت، آپورچونیتی، کیوریاسیتی و پرسویرنس. هدف آنها این بود که ببینند در این نقاط، چه میزان استریلیزاسیون طبیعی ممکن است رخ داده باشد و این نتایج چه معنایی برای مأموریتهای آینده دارد.
در نهایت، مدل MMS نشان داد که سطوح بیرونی فضاپیماها در مرحله کروز بهواسطه تابش فرابنفش باد خورشیدی تا حد زیادی استریل میشوند. در مقابل، مریخنوردها یا فرودگرهایی که درون پوششهای محافظ قرار دارند، از تابش مستقیم محافظت میشوند. با این حال، آنها همچنان در معرض خلأ و تغییرات شدید دما هستند و همین عوامل نیز میتوانند به تدریج باعث نابودی میکروبها شوند.
در مورد مرحله سطحی، مدل MMS برآورد کرد که تنها حدود یک سول مریخی زمان لازم است تا سطوحی از فضاپیما که رو به بالا قرار دارند و مستقیماً در معرض تابش خورشید هستند، استریل شوند. اما برای آنکه کل فضاپیما بهطور کامل استریل شود، حدود یک سال مریخی زمان نیاز است—یعنی حدود ۶۸۷ روز زمینی. افزون بر تابش، مدل MMS عوامل دیگری مانند خاک سمی مریخ (رگولیت)، فشار پایین سطح و کمبود شدید رطوبت (خشکی یا دهیدراسیون) را نیز در نظر گرفت که همگی میتوانند در نابودی میکروارگانیسمها نقش داشته باشند.
در مورد بخشهای داخلی فضاپیما، نتایج جالبتری به دست آمد. مدل نشان داد که گرمای تولیدشده توسط قطعات داخلی میتواند طی حدود ۱۰۰ سول مریخی به استریل شدن بخشهایی از فضای داخلی کمک کند. اما اگر برخی اجزا گرم نشوند و در دمای پایین باقی بمانند، ممکن است استریل شدن کامل آنها تنها بر اثر فشار پایین، تا ۲۵ سال مریخی زمان ببرد. این یعنی در برخی شرایط خاص، تعداد اندکی از میکروبهای زمینی میتوانند برای چند دهه در مریخ دوام بیاورند.
در جمعبندی این مطالعه آمده است که مدل MMS نرخ بقای بسیار پایینی را برای بار زیستی (bioburden) روی پوستههای فضاپیما در مرحله کروز و نیز فضاپیماهای فرودآمده در هر یک از ۱۴ محل بررسیشده پیشبینی میکند. تقریباً تمام سطوح خارجی فضاپیما به احتمال زیاد تنها بهوسیله تابش UVC استریل شدهاند، و سایر عوامل زیستکش نقش کمتری داشتهاند. در مورد سطوح داخلی، کاهش بار زیستی عمدتاً به دلیل اثر همافزای دما و فشار پایین رخ میدهد، هرچند اگر تنها فشار پایین را در نظر بگیریم، استریل شدن کامل ممکن است تا ۲۵ سال به طول بینجامد. با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که هرچند حفظ استانداردهای بالای حفاظت سیارهای برای موفقیت مأموریتهای علمی مریخ حیاتی است، اما احتمال دارد تعداد اندکی میکروارگانیسم در سطوح داخلی سرد فضاپیما برای چند دهه در مریخ باقی بمانند.
برنامه «حفاظت سیارهای» ناسا که بهطور رسمی توسط گروه زیستفناوری و حفاظت سیارهای آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) مدیریت میشود، هدفی مشخص دارد: جلوگیری از آلودگی رو به جلو از طریق اطمینان از استریلسازی حداکثری فضاپیماها پیش از پرتاب. این گروه بهطور مستمر در حال بهبود روشهای خود است و پژوهشهایی برای توسعه فناوریهای کارآمدتر و مقرونبهصرفهتر در زمینه استریلسازی انجام میدهد.
مدل بقای میکروبی در مریخ میتواند ابزاری ارزشمند برای این برنامه باشد. با داشتن تخمینهای کمی درباره مدت بقای احتمالی میکروبها در شرایط واقعی مریخ، میتوان ارزیابی دقیقتری از خطر آلودگی انجام داد و استانداردهای حفاظت سیارهای را بر اساس دادههای تجربی و مدلسازیشده بهروزرسانی کرد. این مدل همچنین میتواند در طراحی مأموریتهای آینده—بهویژه مأموریتهای بازگرداندن نمونه از مریخ—نقش مهمی ایفا کند، زیرا در چنین مأموریتهایی تمایز میان حیات احتمالی مریخی و آلودگی زمینی اهمیتی دوچندان خواهد داشت.
در نهایت، پرسش این است که مدل MMS در سالها و دهههای آینده چه نقشی در حفاظت سیارهای ایفا خواهد کرد؟ آیا به کاهش نگرانیها کمک میکند یا بر پیچیدگی مسئله میافزاید؟ پاسخ این پرسشها را تنها زمان روشن خواهد کرد. اما همین تلاشها برای درک بهتر شرایط بقا، نابودی و انتقال حیات، نشان میدهد که علم چگونه با دقت، احتیاط و کنجکاوی پیش میرود.
همانطور که همیشه گفته میشود: به علم ادامه دهید و همچنان به آسمان نگاه کنید!
