کشف ریشه‌های زندگی در مریخ
محققان، از جمله کسانی که از دانشگاه کپنهاگ و موسسه فناوری توکیو بودند، این یافته‌ها را به فرایندی به نام فوتولیز مرتبط کردند، جایی که نور UV از خورشید CO ۲ را تجزیه می‌کند که منجر به تشکیل مواد آلی بدون زندگی می‌شود.
دو نمونه از مریخ با هم "تفنگ دودکش" را در یک مطالعه جدید نشان می‌دهند که منشأ مواد آلی مریخ را نشان می‌دهد. این مطالعه شواهد محکمی را برای پیش بینی بیش از یک دهه پیش ارائه می‌دهد که می‌تواند کلید درک چگونگی تشکیل مولکول‌های آلی، پایه زندگی، در اینجا روی زمین باشد.
یافته‌های مریخ نورد کنجکاوی نشان می‌دهد که مواد آلی ممکن است از فوتولیز CO ۲ تشکیل شده باشند، که نشان دهنده منشأ غیر بیولوژیکی است. این کشف که با تحقیقات دانشگاه کپنهاگ مرتبط است، از نظریه‌های مربوط به گذشته مشترک جوی زمین و مریخ و اشاره به فرآیند‌هایی که ممکن است منجر به زندگی شده باشند، پشتیبانی می‌کند.
در یک دهانه شهاب سنگ در سیاره سرخ، یک ربات تنها در حال حرکت است. در حال حاضر احتمالا نمونه‌های خاک را با مته و بازوی رباتیک جمع آوری می‌کند، زیرا این کار عادت زیادی دارد. مریخ نورد کنجکاوی ناسا نزدیک به ۱۲ سال است که به عنوان بازوی گسترده علم در مریخ فعال است و همچنان به کشف‌هایی ادامه می‌دهد که درک دانشمندان از مریخ و دنیای ما در اینجا بر روی زمین را شگفت زده و به چالش می‌کشد.
اخیرا، کشف مواد آلی رسوبی با خواص خاص باعث شده که بسیاری از محققان سرشان را خراشند. خواص این مواد مبتنی بر کربن، به ویژه نسبت ایزوتوپ‌های کربن آن، محققان را شگفت زده کرد.
مواد آلی با چنین خواصی، اگر در زمین یافت شوند، به طور معمول نشانه‌ای از میکروارگانیسم‌ها هستند، اما آن‌ها همچنین می‌توانند نتیجه فرآیند‌های غیر بیولوژیکی و شیمیایی باشند. این کشف به وضوح محققان را به دنبال پاسخ روشنی داشت، اما به نظر می‌رسید هیچ چیز مناسب نیست.
بینش‌های جدید و پیشرفت‌های نظری
با این حال، برای همکاری تحقیقاتی در پشت یک مطالعه جدید منتشر شده در مجله Nature Geoscience، مو‌های کمی خراشیده شده و شور و شوق زیادی وجود دارد.
در واقع، کشف در مریخ قطعه گمشده‌ای را فراهم کرد که باعث شد همه چیز برای این گروه از محققان دانشگاه کپنهاگ و موسسه فناوری توکیو به جای خود بیفتد.
همانطور که متیو جانسون، نویسنده و استاد شیمی می‌گوید، این "تفنگ دودکش" است که برای تایید یک نظریه ده ساله از او در مورد به اصطلاح فوتولیز در جو مریخ مورد نیاز است.
با نمونه کنجکاوی، تحقیقات جدید قادر است با اطمینان معقول ثابت کند که خورشید میلیارد‌ها سال پیش CO ۲ را در جو مریخ تجزیه کرده است، همانطور که نظریه قدیمی پیش بینی کرده است. مونوکسید کربن حاصل به تدریج با مواد شیمیایی دیگر در جو واکنش نشان داد و مولکول‌های پیچیده را سنتز کرد و در نتیجه مریخ را با مواد آلی تامین کرد.
پروفسور متیو جانسون از بخش شیمی دانشگاه کپنهاگ گفت: به علاوه به این دلیل که زمین، مریخ و زهره مدت‌ها پیش در زمان وقوع این فوتولیز، اتمسفر بسیار مشابهی با CO ۲ داشتند، همچنین می‌تواند برای درک ما از چگونگی شروع زندگی در زمین مهم باشد.
یک پازل حل شد
۱۲ سال پیش جانسون و دو همکارش از شبیه سازی‌های مبتنی بر مکانیک کوانتومی استفاده کردند تا مشخص کنند چه اتفاقی می‌افتد وقتی یک جو غنی از CO ۲ در معرض نور UV خورشید قرار می‌گیرد، در فرایندی که به عنوان فوتولیز شناخته می‌شود.
اساسا، در مریخ حدود ۲۰ درصد از CO ۲ به اکسیژن و مونوکسید کربن تقسیم می‌شود. اما کربن دو ایزوتوپ پایدار دارد: کربن-۱۲ و کربن-۱۳. معمولا، آن‌ها در نسبت یک کربن-۱۳ برای هر ۹۹ کربن-۱۲ وجود دارند. با این حال، فوتولیز برای کربن ۱۲ سبک‌تر سریعتر کار می‌کند، بنابراین مونوکسید کربن تولید شده توسط فوتولیز کربن ۱۳ کمتری دارد (تخلیه می‌شود)، و CO ۲ باقی مانده بیشتر است (غنی شده است).
به همین دلیل، جانسون و همکارانش توانستند پیش بینی‌های بسیار دقیقی از نسبت ایزوتوپ‌های کربن پس از فوتولیز انجام دهند و این به آن‌ها دو اثر انگشت متمایز برای جستجو داد. یکی از این‌ها سال‌ها پیش در نمونه‌ای متفاوت از مریخ شناسایی شد.
پیوند نمونه‌های مریخی با نظریه فوتولیز
متیو جانسون گفت: ما در واقع یک قطعه مریخ در اینجا روی زمین داریم، که توسط یک شهاب سنگ از آن سیاره پرتاب شد، و سپس به خودی خود تبدیل شد، وقتی که در اینجا روی زمین فرود آمد. این شهاب سنگ، به نام آلن هیلز ۸۴۰۰۱ برای مکان در قطب جنوب که در آن یافت شد، حاوی مواد معدنی کربنات است که از CO ۲ در جو تشکیل می‌شود. تفنگ دودکش در اینجا این است که نسبت ایزوتوپ‌های کربن در آن دقیقا با پیش بینی‌های ما در شبیه سازی‌های شیمیایی کوانتومی مطابقت دارد، اما یک قطعه گمشده در پازل وجود دارد. ما محصول دیگر این فرآیند شیمیایی را برای تایید نظریه از دست داده بودیم، و این چیزی است که ما اکنون به دست آورده ایم.
کربن در شهاب سنگ آلن هیلز با کربن-۱۳ غنی شده است، که آن را به تصویر آینه‌ای از کاهش کربن-۱۳ تبدیل می‌کند که اکنون در مواد آلی یافت شده توسط مریخ نورد کنجکاوی ناسا در مریخ اندازه گیری شده است؛ بنابراین مطالعه جدید داده‌های دو نمونه را به هم مرتبط کرده است که محققان معتقدند منشأ آن‌ها در دوران کودکی مریخ یکسان است، اما بیش از ۵۰ میلیون کیلومتر از هم فاصله دارند.
جانسون گفت: هیچ راه دیگری برای توضیح هر دو کاهش کربن-۱۳ در مواد آلی و غنی سازی در شهاب سنگ مریخ وجود ندارد، هر دو نسبت به ترکیب CO ۲ آتشفشانی منتشر شده در مریخ، که دارای ترکیب ثابت، مشابه آتشفشان‌های زمین است و به عنوان یک خط پایه عمل می‌کند.
تحقیقات آینده و پیچیدگی زمین شناسی زمین
از آنجا که مواد آلی حاوی این "اثر انگشت" ایزوتوپی از جایی است که از آن آمده است، محققان قادر به ردیابی منبع کربن در مواد آلی به مونوکسید کربن تشکیل شده توسط فوتولیز در جو هستند. اما این همچنین چیز‌های زیادی را در مورد آنچه در این میان برای آن اتفاق افتاده است، نشان می‌دهد.
جانسون گفت: این نشان می‌دهد که مونوکسید کربن نقطه شروع برای سنتز مولکول‌های آلی در این نوع اتمسفر است؛ بنابراین ما یک نتیجه گیری مهم در مورد منشأ بلوک‌های ساختمانی زندگی داریم.
جانسون توضیح می‌دهد که محققان امیدوارند همان شواهد ایزوتوپی را در زمین پیدا کنند، اما این هنوز اتفاق نیفتاده است و می‌تواند یک چالش بسیار بزرگتر باشد، زیرا توسعه زمین شناسی ما سطح را به طور قابل توجهی در مقایسه با مریخ تغییر داده است.
متیو جانسون گفت: منطقی است که فرض کنیم فوتولیز CO ۲ نیز یک پیش شرط برای ظهور زندگی در اینجا بر روی زمین بود، در تمام پیچیدگی آن. اما ما هنوز این ماده "تفنگ دودکش" را در اینجا روی زمین پیدا نکرده ایم تا ثابت کنیم که این روند رخ داده است. شاید به این دلیل که سطح زمین بسیار زنده‌تر است، از نظر زمین شناسی و به معنای واقعی کلمه و بنابراین به طور مداوم در حال تغییر است. اما این یک گام بزرگ است که ما اکنون آن را در مریخ پیدا کرده ایم، از زمانی که دو سیاره بسیار مشابه بودند.
