کشف شواهد حیات چندباره در دهانه جزرو مریخ توسط ناسا

تاریخچه آبی پیچیده جزرو با الگوریتم MIST

کاوشگر استقامت ناسا، با بررسی‌های دقیق و بی‌وقفه خود، شواهد محکمی از فعالیت‌های مایع متعدد در دهانه جزرو مریخ به دست آورده است. این فعالیت‌ها هر بار شرایطی مناسب برای شکل‌گیری و بقای زندگی را فراهم آورده‌اند. یافته‌های این مطالعه که در مجله Geophysical Research: Planets منتشر شده‌اند، سرنخ‌های حیاتی برای یافتن زندگی باستانی ارائه می‌دهند و برنامه‌های نمونه‌برداری آتی کاوشگر را نیز به دقت هدایت خواهند کرد.

دانشمندان با تحلیل داده‌های ژئوشیمیایی با وضوح بالا از کاوشگر استقامت، بیست و چهار نوع ماده معدنی را شناسایی کرده‌اند. این مواد معدنی، که اجزای سازنده سنگ‌ها هستند، تاریخچه‌ای پویا از سنگ‌های آتشفشانی را نشان می‌دهند که در اثر تعامل با آب مایع روی مریخ تغییر کرده‌اند.

این مطالعه توسط دانشجوی فارغ‌التحصیل دانشگاه رایس، النور مورلند، رهبری شده و از الگوریتم MIST (شناسایی مواد معدنی با استوکیومتری) استفاده کرده است. الگوریتم MIST که در دانشگاه رایس توسعه یافته، داده‌های ابزار PIXL (ابزار سیاره‌ای برای شیمی‌سنگ‌شناسی اشعه ایکس) کاوشگر استقامت را تفسیر می‌کند. PIXL با بمباران سنگ‌های مریخی با اشعه ایکس، ترکیب شیمیایی آن‌ها را فاش می‌کند و جزئی‌ترین اندازه‌گیری‌های ژئوشیمیایی را که تاکنون روی سیاره‌ای دیگر جمع‌آوری شده‌اند، ارائه می‌دهد.

مواد معدنی که ما با استفاده از MIST در جزرو یافتیم، چندین دوره متمایز از تغییرات سیال را تأیید می‌کنند. این نشان می‌دهد که در تاریخ مریخ، این سنگ‌های آتشفشانی چندین بار با آب مایع در تعامل بوده‌اند، و بنابراین بیش از یک بار این مکان میزبان محیط‌هایی بالقوه مناسب برای حیات بوده است.

مورلند تأکید می‌کند که مواد معدنی تحت شرایط محیطی خاصی از دما، pH و ترکیب شیمیایی مایعات تشکیل می‌شوند و به همین دلیل راویان قابل اعتمادی از تاریخ سیاره‌ای هستند.

سه دوره متفاوت از شرایط زیست‌پذیری در مریخ

۲۴ گونه معدنی کشف‌شده در جزرو، ماهیت آتشفشانی سطح مریخ و تعاملات آن با آب را در طول زمان آشکار می‌کنند. آب به صورت شیمیایی سنگ‌ها را هوازده کرده و نمک‌ها یا مواد معدنی رسی ایجاد می‌کند؛ مواد معدنی خاصی که تشکیل می‌شوند، به شرایط محیطی بستگی دارند. مواد معدنی شناسایی‌شده در جزرو سه نوع تعامل سیالی را آشکار می‌کنند که هر کدام پیامدهای متفاوتی برای حیات در مریخ دارند:

• مایعات اسیدی با دمای بالا: اولین مجموعه از مواد معدنی، شامل گرینالیت، هیسینگریت و فروآلومینوسلادونیت، نشان‌دهنده مایعات اسیدی با دمای بالا و موضعی هستند که فقط در سنگ‌های کف دهانه یافت شدند. این سنگ‌ها از قدیمی‌ترین سنگ‌های مورد مطالعه هستند. آبی که در این دوره وجود داشته، کمترین قابلیت را برای حمایت از حیات داشته است، زیرا تحقیقات روی زمین نشان داده که دماهای بالا و pH پایین می‌توانند به ساختارهای بیولوژیکی آسیب برسانند. کرستن سیباک، استادیار علوم زمین، محیط‌زیست و سیاره‌ای در رایس، می‌گوید: «این شرایط گرم و اسیدی چالش‌برانگیزترین شرایط برای حیات خواهد بود، اما روی زمین، حیات حتی در محیط‌های بسیار سخت مانند استخرهای اسیدی پارک ملی یلواستون نیز دوام می‌آورد، بنابراین قابلیت زیست‌پذیری را کاملاً رد نمی‌کند.»
• مایعات خنثی با دمای متوسط: مجموعه دوم از مواد معدنی منعکس‌کننده مایعات معتدل و خنثی است که شرایط مساعدتری را برای حیات فراهم می‌آوردند و در ناحیه وسیع‌تری حضور داشتند. مواد معدنی مانند مینسوتایت و کلینوپتیلولیت در دماهای پایین‌تر و pH خنثی تشکیل شده‌اند. مینسوتوتایت هم در کف دهانه و هم در منطقه فن بالایی شناسایی شد، در حالی که کلینوپتیلولیت محدود به کف دهانه بود.
• مایعات قلیایی با دمای پایین: دسته سوم، نمایانگر مایعات قلیایی با دمای پایین است و از دیدگاه زمینی مدرن ما، کاملاً قابل سکونت در نظر گرفته می‌شود. سِپیولیت، یک کانی تغییردهنده رایج روی زمین، تحت شرایط دمایی متوسط و قلیایی تشکیل شده و به طور گسترده در تمام واحدهایی که کاوشگر بررسی کرده، یافت شده است. وجود سِپیولیت در تمام این واحدها، نشان‌دهنده یک دوره گسترده از آب مایع است که شرایط زیست‌پذیری را در دهانه جزرو و رسوبات پرکننده آن ایجاد کرده است. مورلند می‌افزاید: «این مواد معدنی به ما می‌گویند که جزرو در طول زمان از مایعات خشن‌تر، گرم و اسیدی به مایعات خنثی و قلیایی تغییر کرده است؛ شرایطی که ما آن‌ها را به طور فزاینده‌ای حامی زندگی می‌دانیم.»

آینده اکتشافات: از جزرو تا جستجوی حیات باستانی

نتایج این تحقیقات تأیید می‌کنند که دهانه جزرو – که زمانی میزبان یک دریاچه باستانی بود – تاریخچه‌ای آبی پیچیده و پویا را تجربه کرده است. هر کشف معدنی جدید نه تنها دانشمندان را به پاسخ این سوال که آیا مریخ هرگز میزبان حیات بوده است نزدیک‌تر می‌کند، بلکه استراتژی کاوشگر استقامت را برای جمع‌آوری و بازگرداندن نمونه‌ها نیز دقیق‌تر می‌سازد.

این مطالعه یک مجموعه کامل از مواد معدنی شناسایی‌شده با مدل MIST را در طول سه سال اول مأموریت استقامت ارائه می‌دهد. اگرچه شامل محل دقیق نمونه‌برداری که در مورد کشف یک زیست‌نشانگر بالقوه در بیانیه مطبوعاتی ذکر شده بود (Sapphire Canyon) نیست، اما این کار بستری را فراهم می‌کند که نشان می‌دهد چگونه شرایط قابل سکونت مشاهده‌شده برای آن نمونه، به طور گسترده‌تری در جزرو وجود داشته است. این اطلاعات زمینه‌ای برای هر گونه تفسیر از زیست‌نشانگرهای بالقوه شناسایی‌شده بسیار کلیدی است.