مریخ و معمای حیات: زیست‌پذیری، اما خالی از زندگی!

مقدمه

مریخ، سیاره ای که از دیرباز الهام بخش جستجوهای علمی و منبع الهامات نجومی بوده، همچنان به عنوان یکی از هیجان انگیزترین نقاط منظومه شمسی در جستجوی حیات باقی مانده است. این سیاره با تاریخچه ای شگفت انگیز از شرایط زیست پذیر، وجود احتمالی آب مایع، و شواهدی از تغییرات زمین شناختی، بستری غنی برای بررسی امکان حیات فراتر از زمین فراهم کرده است.

در بخش قبلی مقاله، ما به بررسی موضوعاتی همچون از دست دادن جو اولیه مریخ و تأثیر آن بر قابلیت سکونت این سیاره، شواهد موافق و مخالف تکتونیک در مریخ، و دلایل احتمالی برای دوگانگی نیمکره ای پرداخته ایم. همچنین، ویژگی های قمرهای مریخ، بررسی دریاچه ها و دریاها در مریخ، وجود آب مایع در گذشته، کانی های دگرگونی و شواهد موجود در مورد متان در جو این سیاره به تفصیل بررسی شده است.

در این بخش، بر موضوعات جدید و مهم‌ تری تمرکز خواهیم کرد که به کشف و درک عمیق تر امکان وجود حیات در مریخ می پردازند. به طور خاص، در این بخش به تحلیل ترکیبات آلی موجود در سطح مریخ و شهاب سنگ های مریخی خواهیم پرداخت. همچنین، بررسی فرآیندهای غیرزیستی و زیستی که می توانند بر کانی شناسی و ویژگی های شیمیایی سطح این سیاره تأثیر بگذارند، از دیگر مباحث مورد توجه در این بخش است. علاوه بر این، نتایج و پیشرفت های حاصل از مأموریت های علمی پیشرفته مانند مریخ ۲۰۲۰ و تیان ون-۱، که به بررسی شواهد زیست پذیری مریخ در گذشته و حال پرداخته اند، مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

این بخش، با تحلیل دقیق شواهد علمی و داده های به دست آمده از کاوش های فضایی، به دنبال روشن کردن سوالات اساسی در مورد احتمال وجود حیات در گذشته مریخ و درک بهتر شرایط زیست پذیر آن است. شواهد جدید علمی و پیشرفت های تکنولوژیک در مأموریت های فضایی می توانند نقشی کلیدی در پاسخ به این پرسش های چالش برانگیز ایفا کنند.

اگر مریخ هیچ گاه میزبان حیات نبوده باشد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟

پاسخ به این سوال که “اگر مریخ هیچ گاه میزبان حیات نبوده باشد، چه اتفاقی خواهد افتاد؟” به اندازه خود مسئله ی حیات در مریخ پیچیده و جالب است. یکی از ابهاماتی که در این راستا مطرح می شود، این است که آیا سیاره ای که شرایط زیست پذیر را داشته است، لزوماً باید میزبان حیات می بود یا اینکه احتمالاً شرایط زیستی در آن برقرار نمی شده است؟

زیست پذیری اما بدون زیست

اگرچه مریخ در گذشته شرایطی مشابه زمین برای وجود آب مایع و دمای قابل تحمل داشته، ممکن است که محیط هایی در سطح یا زیرسطح آن وجود داشته اند که تمام شرایط لازم برای شکل گیری حیات (مانند حضور متانوژن ها یا سایر میکروارگانیسم های ابتدایی) را دارا بوده اند، اما هیچ گاه حیات در آنها شکل نگرفته است.

این فرضیه که ممکن است این شرایط در مریخ وجود داشته باشد، همچنان به عنوان یک مسئله مهم در تحقیقات علمی در نظر گرفته می شود. این به این معنا نیست که تنها به دلیل وجود شرایط زیست پذیر، حتماً حیات باید در آن شکل می گرفت. در حقیقت، شواهدی از وجود محیط های زیست پذیر در زمین نیز وجود دارد که هیچ گاه میزبان حیات نبوده اند، که می تواند مقایسه ای مفید برای بررسی وضعیت مریخ باشد.

تفاوت بین زیست پذیری و سکونت پذیری

درک تفاوت میان زیست پذیری و سکونت پذیری نیز یکی از مباحث کلیدی در این زمینه است. زیست پذیری به شرایطی اطلاق می شود که برای زندگی موجودات زنده مناسب است، اما سکونت پذیری به معنای واقعی به پذیرش و یا ایجاد اجتماع از موجودات زنده در آن محیط اشاره دارد. یکی از اشتباهات رایج در تفکر عمومی این است که گمان می شود محیط زیست پذیر به طور قطع باید میزبان حیات نیز باشد، در حالی که ممکن است محیط هایی زیست پذیر وجود داشته باشند که هیچ گاه تحت تأثیر عوامل زیستی قرار نگرفته اند.

برای مثال، آزمایشگاه های میکروبیولوژی در سطح زمین نمونه هایی از محیط های زیست پذیر را تولید می کنند که برای رشد میکروب ها مناسب هستند، اما در برخی از این محیط ها ممکن است هیچ گونه حیات واقعی شکل نگیرد. در همین راستا، امکان دارد که محیط های زیست پذیر در مریخ نیز به دلایل مختلف نتوانسته باشند به سکونت پذیری واقعی منجر شوند، حتی با وجود اینکه شرایط برای پشتیبانی از حیات فراهم بوده است.

اهمیت جستجو

با اینکه هنوز هیچ گونه مدرک قطعی برای تأیید یا رد حیات در این سیاره وجود ندارد، اما جستجو برای کشف محیط های زیست پذیر بر اهمیت این مسأله افزوده است. این کاوش ها می تواند نه تنها دیدگاه های جدیدی درباره وجود یا عدم وجود حیات در مریخ به ما ارائه دهد، بلکه ممکن است به درک بهتری از منشأ حیات در زمین و امکان وجود حیات در سایر سیارات و اقمار در منظومه شمسی کمک کند.

پژوهش ها و مأموریت های مریخی مانند کاوشگر “کنجکاوی” و “پرسورنس” که به بررسی ترکیب مواد سطح مریخ پرداخته اند، همچنین ابزارهایی چون “SAM” که ترکیبات آلی در سطح مریخ را شناسایی کرده اند، اطلاعات ارزشمندی درباره ترکیب و فرآیندهای زیستی احتمالی در مریخ ارائه داده اند. این مطالعات ممکن است ما را به درک بهتری از ویژگی های محیط های زیست پذیر و دلایل عدم شکل گیری حیات در آن ها برساند.

میکروفسیل ها در بهرام سیاره سرخ

یک «زیست نشان» در مریخ می تواند به شکل میکروفسیل ها، که بقایای فسیلی شده سلول های میکروبی هستند، ظاهر شود. شناسایی این ساختارها در سنگ های مریخی یکی از چالش های مأموریت های آینده است. اصطلاح «میکروفسیل» معمولاً به بقایای سلول های میکروبی با مورفولوژی قابل تشخیص اشاره دارد که به صورت ماده آلی نامحلول حفظ می شوند. سوال این است که آیا کانی شناسی، شیمی آلی یا ایزوتوپ ها می توانند بدون وجود مورفولوژی به عنوان زیست نشان های قابل اعتماد عمل کنند؟ برخی استثناها در این زمینه، مانند شواهد مولکولی برای منشأ زیستی، ممکن است در این تحلیل دخیل باشند.

تأثیر حیات بر کانی شناسی

کانی ها عمدتاً توسط ساختار بلوری خود تعریف می شوند و هر تأثیر زیستی بر کانی شناسی نشانگر نظم و فرم خاصی است. مدل «تکامل کانی ها» پیشنهاد می کند که تنوع کانی ها در زمین مدرن، حداقل به طور غیرمستقیم، نتیجه فعالیت های زیستی است، مانند تجمع اکسیژن آزاد.

از این دیدگاه، کانی هایی که برای شکل گیری به اکسیژن آزاد نیاز دارند، می توانند به عنوان زیست نشان شناخته شوند، اما وجود چنین کانی هایی به تنهایی نمی تواند اثبات قطعی حیات در سیاره ای دیگر باشد. زیست معدن سازی در زمین فرم های متمایز و خاصی تولید می کند که در سیستم های غیرزیستی وجود ندارند، اما ساختار آن ها مشابه کانی های غیرزیستی است. همچنین، تفکیک ایزوتوپی در برخی سیستم های زمینی به عنوان شاخص های قوی زیست شناسی شناخته می شوند.

برای مثال:

• مواد آلی رسوبی که تفکیک ایزوتوپی کربن بیش از 40 ‰ (در مقایسه با مواد معدنی کربناته هم زمان که به طور معقول می توان انتظار داشت ترکیب ایزوتوپی کربن غیرآلی را در زمان سنتز آلی ثبت کرده باشند) نشان می دهند.
• مواد معدنی سولفید با δ³⁴S به طور قابل توجهی خارج از بازه −10 ‰ تا +10 ‰، نشانه های قوی از زیست شناسی در زمین هستند.

نبود دانش کافی درباره چرخه های کربن و گوگرد در مریخ ممکن است هرگونه مشاهده ایزوتوپی را مبهم کند. با این حال، دلیلی وجود دارد که باور کنیم فرایندهای تفکیک ایزوتوپی مشابهی در زمین و مریخ عمل کرده اند و تفکیک های ایزوتوپی بزرگ بین گونه های اکسیدشده و کاهش یافته حاوی عناصر زیستی در بافت زمین شناسی مرتبط با شرایط زیست پذیری، باید به عنوان زیست نشانی قوی بالقوه در نظر گرفته شوند.

ترکیبات آلی در مریخ

ترکیبات آلی که از تحلیل مستقیم رسوبات سطح مریخ کشف شده اند شامل کلر و ترکیبات آلی ماکرومولکولی دارای گوگرد می باشند. در شهاب سنگ های مریخی (که در حال حاضر تنها نمونه های مریخی موجود بر روی زمین هستند)، ترکیبات آلی حاوی نیتروژن در شهاب سنگ ۴ میلیارد ساله “Allan Hills 84001” در کربنات ها یافت شده اند. همچنین، کربن کاهش یافته ماکرومولکولی در سایر شهاب سنگ های مریخی شناسایی شده است.

کشف ترکیبات آلی توسط ابزار SAM

ابزار SAM¹ در مأموریت MSL برای اولین بار ترکیبات آلی بومی مریخ را در سطحی بالاتر از میزان پس زمینه اندازه گیری کرد. در تحلیل گل سنگ “Sheepbed” در دهانه گیل، مولکول های آلی حاوی کلر مانند کلروبنزن و دی کلروآلکان ها شناسایی شدند که ممکن است نتیجه فرآیندهای پیرولیز و واکنش های بین مولکول های آروماتیک و فازهای اکسی کلرین باشند. همچنین، ترکیبات آلی حاوی گوگرد مانند تیوفن ها و تیول ها در رسوبات قدیمی گل سنگی با منشأ دلتا-رودخانه ای شناسایی شدند. این ترکیبات شامل آلیفاتیک ها و هیدروکربن های آروماتیک نیز بودند.

فرایندهای کلرینه و گوگردینه شدن

فرایندهای کلرینه یا گوگردینه شدن ممکن است در مریخ با فرآیندهای غیرزیستی مرتبط باشند و به عنوان روشی برای محافظت از ترکیبات آلی در برابر تابش شدید سطحی عمل کنند. ترکیبات آلی دارای نیتروژن در شهاب سنگ “ALH 84001” نیز منشأ غیرزیستی دارند. شواهد قطعی تر احتمالاً با تحلیل عمقی تر زیرسطح مریخ به دست خواهد آمد.

کاوشگر “Rosalind Franklin” به عمق ۲ متری زیرسطح در منطقه “Oxia Planum” حفر خواهد کرد، در حالی که “Perseverance” در دهانه جیزرو “Jezero” با استفاده از ابزارهای خاص به جستجوی ترکیبات آلی در بافت معدنی خواهد پرداخت و نمونه هایی برای بازگشت به زمین ذخیره می کند. برای بررسی دقیق تر، نمونه برداری از محیط های زمین شیمیایی مختلف ضروری است، زیرا چنین محیط هایی می توانند ترکیبات آلی را به دام انداخته و سنتز آن ها را از پیش ماده های ساده کاتالیز کنند.

تشخیص منشا زیستی و غیرزیستی

کشف ترکیبات آلی در مریخ، به تنهایی و صرفاً بر اساس ترکیب شیمیایی، نمی تواند نشان دهنده وجود حیات باشد. دلیل این امر این است که شیمی آلی محدود به موجودات زنده نیست و می تواند در فرآیندهای غیرزیستی نیز شکل بگیرد.

با این حال، برخی ویژگی های خاص وجود دارند که می توانند به طور مستقیم یا غیرمستقیم به منشا زیستی اشاره کنند:

• هموکایرالیته: این پدیده به معنای برتری یک نوع چرخش نوری (مثلاً چپ دست بودن آمینواسیدها) در ترکیبات آلی است که منحصراً در زیست شناسی یافت می شود. اگر چنین آمینواسیدهایی در مریخ کشف شوند، می توان آن ها را به حیات مرتبط دانست.
• ساختارهای بیومورفیک: وجود ساختارهایی مانند میکروفسیل ها می تواند نشانه ای واضح از منشا زیستی باشد.
• ایزوتوپ های سبک تر کربن (مانند ۱۲C): مواد آلی زیستی تمایل بیشتری به حفظ ایزوتوپ های سبک تر دارند.

تاکنون، هیچ یک از این شواهد قطعی در مریخ یافت نشده است.
در زمین، بیشتر مواد آلی منشا زیستی دارند، با استثنائاتی مانند مواد آلی غیرزیستی که توسط شهاب سنگ ها و دنباله دارها به زمین وارد شده اند. تحقیقات نشان می دهند که غبار میان سیاره ای مقدار بیشتری کربن آلی به مریخ نسبت به زمین وارد کرده است.

دهانه های برخوردی در مریخ می توانند مناطق غنی از مواد آلی ناشی از برخورد شهاب سنگ ها باشند. همچنین، ایزوتوپ های سنگین تر مانند ۱۳C و ۱۵N در مولکول های آلی ممکن است نشان دهنده منشأ غیرمریخی باشند، که اهمیت در نظر گرفتن فرآیندهای درونی و خارجی در بررسی تکامل مواد آلی غیرزیستی در سطح مریخ را نشان می دهد.

احتمال بقای حیات مریخی

یکی از مناطق کلیدی برای جستجوی حیات در مریخ، محیط های داخلی سنگ ها (endolithic niches) است. این محیط ها در زمین نیز مورد استفاده میکروب های خاصی قرار می گیرند که در فضاهای هوایی میان سنگ ها رشد می کنند. این محیط ها به میکروب ها کمک می کنند تا در برابر اشعه خورشید و خشکی محافظت شوند، حتی در آب وهوای بسیار سخت زمین.

• مثال های زمینی: میکروب های اندولیتیک معمولاً در مناطق بیابانی گرم و سرد مانند دره های خشک مک موردو در قطب جنوب یافت می شوند. این مناطق دارای شرایطی مانند سرمای شدید، خشکی و تابش شدید UV هستند که شباهت زیادی به مریخ دارند.
• مطالعات مشابه: محیط های آنتارکتیک به عنوان مدل هایی برای بررسی امکان وجود حیات در سیاره بهرام مورد استفاده قرار گرفته اند.
• حیات در مریخ اولیه: اگر حیات مریخی در گذشته وجود داشته باشد، ممکن است در دوره های سرد و خشک شدن مریخ در داخل سنگ ها پناه گرفته باشد. تحقیقات نشان می دهند که این پناهگاه ها می توانند آخرین مکان هایی باشند که حیات مریخی در آن ها زنده مانده باشد.

انتقال حیات بین سیارات

نظریه لیتوفان اسپرمیا به انتقال حیات در میان سیارات از طریق سنگ ها اشاره دارد. این نظریه با بررسی شواهد مربوط به میکروب های مقاوم در شرایط فضایی و سنگ های مریخی حمایت می شود:

• شرایط خروج از مریخ: بررسی سنگ های مریخی نشان داده که این سنگ ها هنگام پرتاب از سطح مریخ ممکن است فشارهایی بین ۵ تا ۵۵ گیگاپاسکال و دمایی در محدوده ۴۰ تا ۳۵۰ درجه سانتی گراد تجربه کرده باشند. برخی از این سنگ ها دمای بالاتر از ۱۰۰ درجه سانتی گراد را تجربه نکرده اند، که به معنی حفظ احتمالی حیات در داخل آن هاست.
• ورود به اتمسفر سیاره مقصد: هنگام ورود به جو سیاره ای، سرعت بالای سنگ ها (۱۰–۲۰ کیلومتر بر ثانیه) موجب گرمایش سطحی شدید می شود. با این حال، این گرما تنها به چند میلی متر از عمق سنگ نفوذ می کند و لایه های داخلی محافظت می شوند.
• مقاومت میکروب ها: تحقیقات نشان داده اند که میکروب های اندولیتیک، که در فضاهای داخلی سنگ ها زندگی می کنند، توانایی تحمل شرایط سخت دما، فشار، خلأ و تابش های کیهانی را دارند. حتی برخی از باکتری ها مانند باسیلوس سوبتیلیس قادر به زنده ماندن در شرایط شبیه سازی شده مریخ هستند.

این شواهد نشان می دهد که سیارات منظومه شمسی ممکن است از نظر زیستی کاملاً ایزوله نباشند و میکروارگانیسم ها می توانند بین سیارات منتقل شوند.

میکروارگانیسم های مقاوم به تابش در سطح مریخ

امروزه، جو نازک مریخ و تابش های ماورای بنفش و یونیزه سطح آن را به محیطی غیرمهمان نواز برای بیشتر میکروب ها تبدیل کرده است. با این حال، برخی میکروب ها ممکن است توانایی زنده ماندن در سطح یا نزدیکی سطح مریخ را داشته باشند:

• میکروب های رنگدانه دار: میکروب های دارای رنگدانه هایی مانند ملانین بهتر می توانند تابش های UV و یونیزه را جذب و پراکنده کنند. ملانین به عنوان یک محافظ فیزیکی عمل کرده و از آسیب به سلول های زنده جلوگیری می کند. همچنین این رنگدانه می تواند اکسیژن های فعال تولید شده توسط تابش را خنثی کرده و حتی تابش خورشیدی را به گرما تبدیل کند.
• مطالعات مرتبط: تحقیقات نشان داده اند که قارچ های دارای ملانین می توانند شرایط شبیه سازی شده مریخ و حتی تابش های کیهانی را تحمل کنند. این میکروب ها در محیط هایی مانند صحرای قطب جنوب و حتی داخل رآکتور هسته ای چرنوبیل یافت شده اند.

با این حال، بررسی های شرایط این سیاره نشان می دهند که ترکیب دما و فعالیت آبی سطح مریخ مانع فعالیت متابولیک هر نوع میکروارگانیسم شناخته شده زمینی می شود.

بررسی اکتشافات رباتیک و کنترل از راه دور در مریخ

آزمایشگاه علمی مریخ (Mars Science Laboratory)

ماموریت کاوشگر کنجکاوی (Curiosity) یکی از مهم ترین نقاط عطف در اکتشافات مریخ است. این ماموریت شامل فرود موفقیت آمیز کاوشگر به اندازه یک خودرو در دهانه گیل، حرکت در این منطقه، صعود به دامنه کوه ائولیس مونز و انجام تحقیقات علمی بی سابقه بود. هدف اصلی ماموریت MSL بررسی منطقه ای از سطح مریخ به عنوان زیستگاه بالقوه ای برای حیات در گذشته یا حال است. دهانه گیل به دلیل وجود سنگ های لایه ای با نشانه های معدنی جالب به عنوان محل فرود انتخاب شد. یکی از نخستین کشفیات مهم در منطقه خلیج یلونایف بود، جایی که رسوبات دریاچه های باستانی شواهدی از شرایط مناسب برای حیات ابتدایی را نشان داد.

ماموریت مریخ ۲۰۲۰

ماموریت مریخ ۲۰۲۰ شامل کاوشگر پشتکار (Perseverance) و هلی کوپتر نبوغ (Ingenuity) بود که در دهانه جزرو فرود آمد. این ماموریت به زمین شناسی و اخترزیست شناسی اختصاص داشت، و هلی کوپتر نبوغ اولین پرواز موفقیت آمیز را از سطح سیاره ای دیگر انجام داد. دهانه جزرو، با قطر ۴۵ کیلومتر، منطقه ای رسوبی است که شرایط مناسبی برای یافتن مواد آلی و نشانه های زیستی فراهم می آورد. ابزارهای پشتکار، مانند SHERLOC و PIXL، توانایی شناسایی ترکیبات آلی و تحلیل شیمیایی و معدنی را دارند که می توانند نشانه های حیات را آشکار کنند.

تیان ون-۱ (Tienwen-1)

ماموریت تیان ون-۱، نخستین ماموریت کامل سازمان ملی فضایی چین (CNSA) به مریخ بود که شامل یک مدارگرد، یک سطح نشین و کاوشگر ژورونگ (Zhurong) بود. کاوشگر ژورونگ در تاریخ ۱۴ می ۲۰۲۱ در منطقه یوتوپیا پلانیتیا (Utopia Planitia) فرود آمد و در ۲۲ می اولین حرکت خود را بر روی سطح مریخ انجام داد. این ماموریت عمدتاً بر مطالعه محیط زمین شناسی این منطقه و بررسی آب و ناپایدارهای سطحی متمرکز بود.

یوتوپیا پلانیتیا در دوره های آخر هسپریان تا آمازونی میانه شکل گرفته و عمدتاً شامل سنگ های آتشفشانی و رسوبات یخچالی است. این منطقه که توسط فرودگرهای وایکینگ ۲ ناسا شناخته شده، دارای یخ دائمی است که تحت تأثیر چرخه های یخ زدگی و ذوب قرار دارد. برآورد مقدار آب زیرسطحی برای مأموریت های انسانی به مریخ اهمیت دارد. فضاپیمای مدارگرد برای انتخاب منطقه فرود و ارسال داده ها به زمین استفاده شده است.

همچنین، فرودگر و ژورونگ از ابزارهای مختلف مانند رادار نفوذی به زیرسطح، دوربین های پانورامیک، مگنتومتر و طیف سنج شکست لیزری (LIBS) برای تجزیه و تحلیل سنگ ها، بررسی تاریخچه لایه بندی و عمق یخ دائمی و مطالعه میدان مغناطیسی استفاده می کنند. این داده ها به درک بهتر از آب های باستانی و تغییرات اقلیمی در مریخ کمک می کند.

ماموریت مدارگرد مریخ

سازمان پژوهش های فضایی هند (ISRO) در ۵ نوامبر ۲۰۱۳ مأموریتی به نام مدارگرد مریخ (MOM) یا مانگالیان را با استفاده از موشک PSLV-C25 آغاز کرد. این فضاپیما در ۲۴ سپتامبر ۲۰۱۴ وارد مدار مریخ شد و از آن زمان به مطالعه این سیاره مشغول است. هدف اصلی این مأموریت، بررسی ویژگی های سطح، جو و ترکیبات شیمیایی مریخ بود. برای این منظور، ابزارهایی مانند دوربین رنگی مریخ (MCC)، طیف سنج حرارتی مادون قرمز (TIS) و آنالایزر ترکیب خنثی جو مریخ (MENCA) در این فضاپیما نصب شدند.

یکی از دستاوردهای مهم این مدارگرد، ثبت تصاویر جدیدی از قمر دیموس پس از سه دهه بود. این تصاویر به دانشمندان کمک کرد تا تغییرات مه در دره عظیم والس مارینریس و همچنین طوفان های گرد و غبار محلی مریخ را بررسی کنند. ابزار MENCA نیز توانست اطلاعات ارزشمندی درباره ترکیب جو مریخ ارائه دهد. علاوه بر این، بازتاب تابش خورشیدی توسط MOM برای تهیه نقشه آلبدو سطح مریخ استفاده شد که به درک بهتر ویژگی های سطحی این سیاره کمک می کند.

ماموریت اگزومارس ۲۰۲۲

کاوشگر روزالین فرانکلین از ماموریت ExoMars 2022 در اکسیا پلانوم فرود خواهد آمد. اکسیا پلانوم منطقه ای با پتانسیل بالای سکونت پذیری گذشته و حفظ نشانه های فیزیکی و شیمیایی زیستی (و همچنین مواد آلی غیر زیستی/پیش زیستی) است. این منطقه در حاشیه شرقی حوضه کریسِه قرار دارد و در محل خروجی سیستم دره های کوگون واقع شده است.

ماموریت اکسومارس، به ویژه کاوشگر رزالند فرانکلین، برای جستجوی نشانه هایی از حیات گذشته در مریخ طراحی شده است، به ویژه از دوران نواشیان که احتمالاً سطح مریخ قادر به پشتیبانی از آب مایع بوده است. از آنجا که احتمال وجود حیات در حال حاضر در مریخ کم است، این ماموریت بر شناسایی نشانه های فیزیکی و شیمیایی حیات، مانند مواد معدنی یا مولکول های آلی که ممکن است در رسوبات باستانی حفظ شده باشند، تمرکز دارد.

کاوشگر به یک مته ۲ متری مجهز است که می تواند نمونه هایی از رسوبات سطحی و زیرسطحی را جمع آوری و آن ها را برای آنالیز معدنی و ترکیب آلی مورد بررسی قرار دهد. استراتژی کاوشگر شامل تحلیل های تصویری پانورامیک، میکروسکوپی و مولکولی است.

ابزارهای کلیدی این کاوشگر عبارتند از:

• PanCam: دوربین های با وضوح بالا و زاویه وسیع برای تصویربرداری پانورامیک.
• ISEM: طیف سنج مادون قرمز برای تحلیل ترکیب معدنی.
• WISDOM: رادار نفوذی به زمین برای مطالعه ساختارهای زیرسطحی.
• ADRON: آشکارساز نوترونی برای اندازه گیری هیدروژن در زیرسطح.
• CLUPI: تصویربردار نزدیک برای مطالعه دقیق سنگ ها.
• MaMISS: طیف سنج مادون قرمز موجود در سر مته برای تحلیل مواد زیرسطحی.
• MicrOmega: طیف سنج تصویربرداری بصری و مادون قرمز برای آنالیز مواد سطحی.
• RLS: طیف سنج رامان برای آنالیز شیمیایی نمونه های معدنی.
• MOMA: طیف سنج گاز کروماتوگرافی-جرم (LD + Der-TV GCMS) برای شناسایی ترکیبات آلی.

این ابزارها، همراه با یک سیستم پیشرفته آماده سازی و توزیع نمونه (SPDS)، به کاوشگر این امکان را می دهند که نمونه های جمع آوری شده را به طور دقیق آماده سازی و آنالیز کند. از طریق این ابزارهای پیشرفته، اکسومارس قصد دارد اطلاعات ارزشمندی را جمع آوری کند که می تواند دیدگاه های جدیدی در مورد قابلیت سکونت گذشته مریخ و پتانسیل وجود حیات فراتر از زمین ارائه دهد.

شهاب سنگ های مریخی و بازگرداندن نمونه ها

چند دهه پیش، شهاب سنگ هایی با ویژگی هایی مشابه این سیاره در زمین شناسایی شدند. این شهاب سنگ ها از نظر ترکیب، سن و ایزوتوپ های گازی، شباهت زیادی به مریخ دارند و تاکنون حدود ۱۴۰ نمونه از آن ها شناسایی شده است. یکی از ویژگی های جالب این شهاب سنگ ها، وجود گازهای نجیب محبوس در داخلشان است که ترکیب آن ها مشابه جو این سیاره است.

این گازها می توانند از دو روش به وجود بیایند: یا از جو مریخ در زمان برخورد با سنگ ها یا از واکنش های داخلی شهاب سنگ ها، مانند تابش پرتوهای کیهانی. گازهای نجیب به دانشمندان کمک می کنند تا تاریخچه جو این سیاره و زمان پرتاب شهاب سنگ ها از آن را تخمین بزنند و همچنین مشخص کنند که این شهاب سنگ ها از کدام نقطه این سیاره آمده اند.

دهانه های منبع برای شهاب سنگ های مختلف مریخی

شهاب سنگ های مریخی از تکه های سنگ هایی هستند که به دنبال برخورد شهاب سنگ ها یا دنباله دارها به سطح مریخ پرتاب شده اند. برای اینکه دقیق تر بفهمیم شهاب سنگ ها از کدام بخش مریخ آمده اند، باید دهانه هایی که این شهاب سنگ ها از آنجا پرتاب شده اند را شناسایی کنیم. این کار سخت است چون گاهی نمی توان با استفاده از ابزارهایی مانند طیف سنجی از فاصله زیاد، ترکیب دقیق شهاب سنگ ها را تشخیص داد. با این حال، حتی اگر دقیقا بدانیم این شهاب سنگ ها از کجا آمده اند، هنوز اطلاعات مهمی درباره تاریخچه و تحولات مریخ به ما می دهند.

ترکیب گازهای نجیب جو مریخ

گازهای نجیب محبوس در شهاب سنگ ها به ما کمک می کنند تا درباره جو بهرام بیشتر بدانیم. تحقیقات نشان داده که نسبت های گازهای مختلف در جو مریخ از زمین متفاوت است. این تفاوت ها می تواند به دلیل تابش باد خورشیدی باشد که باعث شده گازهای خاصی از جو مریخ فرار کنند.

گازهای نجیب از سطح و درون مریخ

بررسی هایی که در سطح این سیاره انجام شده نشان می دهد که برخی از شهاب سنگ ها حاوی گازهایی هستند که به احتمال زیاد از درون آن آمده اند. یکی از شهاب سنگ ها، به نام چاسینیت، گازهایی دارد که نشان دهنده وجود یک منبع داخلی بدون تخلیه گاز است. این به ما کمک می کند که بفهمیم ساختار درونی این سیاره چگونه بوده و چگونه تکامل پیدا کرده است.

پوسته و درون این سیاره که از شهاب سنگ ها آشکار می شود
شهاب سنگ هایی مانند NWA 7034 حاوی مواد آتشفشانی تکامل یافته و مقدار زیادی آب هستند. این شهاب سنگ ها همچنین قدیمی ترین نمونه هایی هستند که شناخته شده اند. آب درون این شهاب سنگ ها نشان دهنده این است که در گذشته این سیاره ممکن است شرایطی برای وجود آب مایع داشته باشد. همچنین، با بررسی سن این شهاب سنگ ها، می توانیم بفهمیم که چه تغییراتی در طول تاریخ آن رخ داده است.

نتیجه گیری

مریخ، سیاره ای سرخ و اسرارآمیز، همچنان یکی از مهم ترین اهداف علمی برای درک گذشته و حال منظومه شمسی است. مقاله حاضر تلاش کرد تا با نگاهی جامع به ویژگی های این سیاره، از تاریخچه از دست دادن جوّ گرفته تا وجود احتمالی محیط های زیست پذیر، ترکیبات شیمیایی سطح، دریاچه ها و قمرهای مریخ، تصویری کامل تر از این جهان نزدیک اما ناشناخته ارائه دهد.

شواهد علمی نشان می دهند که مریخ در گذشته، شرایطی مناسب برای تشکیل و بقای حیات داشته است؛ از وجود آب مایع و دریاچه ها گرفته تا ترکیبات شیمیایی متنوع نظیر کربنات ها، اکسیدهای آهن و متان. اما سؤال بزرگ اینجاست که آیا این شرایط به شکل گیری حیات منجر شده است؟

در طول مقاله، این موضوع بررسی شد که مریخ ممکن است زیست پذیر بوده باشد اما هیچ گاه میزبان حیات نشده باشد. این تمایز میان “زیست پذیری” و “سکونت پذیری” مفهومی مهم برای درک شرایط لازم برای حیات در سیارات دیگر و حتی روی زمین است. همچنین، نقش فرآیندهای زمین شناسی نظیر تکتونیک، دوگانگی نیمکره ای و تأثیر قمرهای مریخ در تکامل این سیاره بررسی شد.

ادامه مأموریت های علمی نظیر مریخ نوردهای پیشرفته، تحلیل شهاب سنگ های مریخی و اکتشافات زیرسطحی، می تواند در پاسخ به پرسش های بی پاسخ درباره این سیاره، از جمله وجود یا عدم وجود حیات در گذشته، نقشی کلیدی ایفا کند. نتایج این تحقیقات نه تنها دانش ما درباره مریخ را گسترش می دهد، بلکه درک ما از منشأ و گسترش حیات در کیهان را نیز به طور بنیادین تغییر خواهد داد. مریخ، اگرچه هنوز به طور قطعی پاسخی به سوالات بزرگ بشری نداده است، همچنان به عنوان چراغی برای اکتشاف و یادگیری، دانشمندان را به خود جذب می کند و امید می رود که پژوهش های آینده به رازهای این سیاره نزدیک تر شوند

منابع

ترجمه قسمتی از مقاله

“Mars: New Insights and Unresolved Questions” از سایت Cambridge University Press

مطالعه بیشتر :

• سیاره مریخ: از اسرار زمین‌شناختی تا افق‌های سکونت انسانی
• مریخ و معمای حیات: زیست‌پذیری، اما خالی از زندگی!
• ماهواره استارلینک: اینترنت ماهواره‌ای، در دسترس همه مردم دنیا
• ثبت نام و ورود به سامانه ثبت ملک + آموزش تصویری
• استان کرمان؛ پهناورترین استان ایران
• استان سمنان؛ دارالمرحمت ایران
• استان بوشهر : پایتخت انرژی ایران
• استان گلستان؛ نگین سبز ایران با تمدنی کهن
• استان مازندران؛ رگ سبز ایران، قلب تپنده گردشگری و تجارت

1. دستگاه “آنالیز نمونه ها در مریخ” (SAM) روی مریخ نورد کنجکاوی (Curiosity) نصب شده است. این مریخ نورد که بخشی از مأموریت آزمایشگاه علمی مریخ (MSL) ناسا است، در آگوست ۲۰۱۲ روی سطح مریخ فرود آمد. SAM یکی از ابزارهای کلیدی این مریخ نورد است و برای تجزیه وتحلیل نمونه های خاک، سنگ و جو مریخ طراحی شده تا به شناسایی ترکیبات آلی و عناصر مرتبط منبع ↩︎