هل يمكن لعينات المريخ التي أرسلتها مركبة برسيفيرانس أن تحمل سر الحياة القديمة؟

ناساجمعت مركبة بيرسيفيرانس التابعة لوكالة ناسا عينات صخرية من المريخ وهو ما قد يغير فهمنا لتاريخ المياه على الكوكب وربما يكشف عن حياة سابقة.

هذه العينات، التي تم جمعها على مدى خمسة أشهر في عام 2022 من فوهة جيزيرو، بالغة الأهمية لأنها نقلت وترسبت عن طريق الماء، مما قد يحتفظ بأدلة على وجود حياة ميكروبية في الماضي. ومع ذلك، يجب إجراء تحليل مفصل على الأرض، الأمر الذي سيتطلب مهمة مستقبلية لاستعادتها.

على مدار ما يقرب من خمسة أشهر في عام 2022، جمعت مركبة ناسا المتجولة بيرسيفيرانس عينات صخرية من المريخ يمكن أن تعيد كتابة تاريخ المياه على الكوكب الأحمر. وقد تحتوي حتى على أدلة على وجود حياة سابقة على المريخ.

ولكن لا يمكن استخراج المعلومات التي تحتويها هذه العينات دون إجراء تحليل أكثر تفصيلاً على الأرض، وهو ما يتطلب إرسال بعثة جديدة إلى الكوكب لاستعادة العينات وإعادتها. ويأمل العلماء في الحصول على العينات على الأرض بحلول عام 2033، رغم أن مهمة ناسا لإعادة العينات قد تتأخر.

أهمية عينات الصخور الرسوبية

قال ديفيد شوستر، أحد مؤلفي الورقة البحثية وأستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة هارفارد: “هذه العينات هي السبب وراء إطلاق مهمتنا”. جامعة كاليفورنيا، بيركلي“وعضو في فريق ناسا العلمي لجمع العينات. “هذا هو بالضبط ما كان الجميع يأملون في تحقيقه. وقد نجحنا في تحقيقه. هذا ما كنا نبحث عنه.”

تم تفصيل الأهمية الحاسمة لهذه الصخور، التي تم أخذ عينات منها من رواسب نهر في بحيرة جافة كانت تملأ ذات يوم حفرة تسمى جيزيرو، في دراسة سيتم نشرها اليوم (14 أغسطس) في تقدمات AGU، مجلة الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي.

وقال ديفيد شوستر، أستاذ علوم الأرض والكواكب في جامعة كاليفورنيا في بيركلي وعضو فريق ناسا العلمي لجمع العينات، والذي شارك في تأليف الدراسة: “هذه هي الصخور الرسوبية الأولى والوحيدة التي تمت دراستها وجمعها من كوكب آخر غير الأرض. الصخور الرسوبية مهمة لأنها انتقلت عن طريق الماء، وترسبت في مسطح مائي راكد، ثم تم تعديلها لاحقًا بواسطة الكيمياء التي تضمنت وجود الماء السائل على سطح المريخ في مرحلة ما في الماضي. والسبب الكامل وراء مجيئنا إلى جيزيرو هو دراسة هذا النوع من الصخور. هذه عينات رائعة تمامًا للأهداف الشاملة للمهمة”.

احتمال وجود حياة سابقة على المريخ

شوستر هو المؤلف المشارك للورقة البحثية مع المؤلف الأول تانيا بوساك، عالمة جيولوجيا بيولوجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) في كامبريدج.

وقال بوساك “من المرجح أن تكون هذه النوى الصخرية أقدم المواد التي تم أخذ عينات منها من أي بيئة معروفة ربما دعمت الحياة”. “عندما نعيدها إلى الأرض، يمكنها أن تخبرنا بالكثير عن متى ولماذا وإلى متى احتوى المريخ على الماء السائل، وما إذا كان بعض التطور العضوي والحيوي وربما البيولوجي قد حدث على هذا الكوكب”.

أهمية الرواسب ذات الحبيبات الدقيقة

ومن الجدير بالذكر أن بعض العينات تحتوي على رواسب ذات حبيبات دقيقة للغاية، وهي النوع الأكثر احتمالاً من الصخور التي تحتفظ بأدلة على وجود حياة ميكروبية سابقة على المريخ – إذا كانت هناك حياة على الكوكب في يوم من الأيام.

وقال شوستر، وهو عالم كيمياء جيولوجية: “الماء السائل عنصر أساسي في كل هذا لأنه المكون الرئيسي للنشاط البيولوجي، بقدر ما نفهمه”. “الصخور الرسوبية ذات الحبيبات الدقيقة على الأرض هي تلك التي من المرجح أن تحافظ على بصمات النشاط البيولوجي في الماضي، بما في ذلك الجزيئات العضوية. ولهذا السبب فإن هذه العينات مهمة للغاية”.

الاكتشافات الحديثة من شلالات تشيوافا

أعلنت وكالة ناسا في 25 يوليو أن مركبة بيرسيفيرانس جمعت عينات صخرية جديدة من نتوء صخري يُدعى شلالات تشيافا، والتي قد تحتوي أيضًا على علامات على وجود حياة سابقة على المريخ. اكتشفت الأجهزة العلمية للمركبة أدلة على وجود جزيئات عضوية، في حين تشبه الشوائب “بقع النمر” في الصخور السمات التي غالبًا ما ترتبط بالحياة الميكروبية المتحجرة على الأرض.

وفي بيان، قال كين فارلي، عالم مشروع بيرسيفيرانس في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “علميًا، ليس لدى بيرسيفيرانس ما تقدمه أكثر من ذلك. لفهم ما حدث بالفعل في وادي النهر المريخي في فوهة جيزيرو منذ مليارات السنين، نود إحضار عينة من شلالات تشيوافا إلى الأرض، حتى يمكن دراستها باستخدام الأدوات القوية المتاحة في المختبرات”.

أسئلة لم تتم الإجابة عليها حول المركبات العضوية

وأشار شوستر إلى أن جيزيرو ومروحة الرواسب التي خلفها النهر الذي كان يتدفق فيه ذات يوم ربما تكونت قبل 3.5 مليار سنة. وقد اختفت هذه المياه الوفيرة الآن، إما محاصرة تحت الأرض أو ضاعت في الفضاء. لكن المريخ كان رطبًا في وقت كانت فيه الحياة على الأرض – في شكل ميكروبات – موجودة بالفعل في كل مكان.

وقال “كانت الحياة تؤدي دورها على الأرض في تلك اللحظة، منذ 3.5 مليار سنة. والسؤال الأساسي هو: هل كانت الحياة تؤدي دورها أيضًا على المريخ في تلك اللحظة؟”

“في أي مكان على الأرض على مدى الـ 3.5 مليار سنة الماضية، إذا أعطيتني سيناريو نهر يتدفق إلى حفرة ينقل المواد إلى مسطح مائي راكد، فإن علم الأحياء كان سيترسخ هناك ويترك بصماته، بطريقة أو بأخرى”، كما قال شوستر. “وفي الرواسب الدقيقة، على وجه التحديد، ستكون لدينا فرصة جيدة جدًا لتسجيل هذه البيولوجيا في الملاحظات المختبرية التي يمكننا إجراؤها على هذه المادة على الأرض”.

ويقر شوستر وبوساك بأن معدات التحليل العضوي على متن المركبة لم ترصد جزيئات عضوية في العينات الأربع المأخوذة من المروحة الرسوبية. والواقع أن الجزيئات العضوية تستخدمها وتنتجها أنواع الحياة المألوفة لنا على الأرض، وإن كان وجودها لا يشكل دليلاً قاطعاً على وجود الحياة.

وقال شوستر “لم نرصد بوضوح مركبات عضوية في هذه العينات الرئيسية، ولكن حقيقة أن الجهاز لم يكتشف مركبات عضوية لا تعني أنها غير موجودة في هذه العينات، بل تعني فقط أنها لم تكن بتركيز يمكن اكتشافه بواسطة أجهزة المركبة في تلك الصخور بعينها”.

أهم إنجازات جمع العينات في برنامج Perseverance

حتى الآن، جمعت مركبة بيرسيفيرانس ما مجموعه 25 عينة، بما في ذلك عينات مكررة وعينات جوية، بالإضافة إلى ثلاثة “أنابيب شاهد” تلتقط الملوثات المحتملة حول المركبة. تم إيداع ثماني عينات صخرية مكررة بالإضافة إلى عينة جوية وأنبوب شاهد في ما يسمى مخبأ ثري فوركس على سطح جيزرو كنسخة احتياطية في حالة تعرض المركبة لمشاكل وعدم إمكانية استرداد العينات الموجودة على متنها. تظل العينات الخمس عشرة الأخرى – بما في ذلك عينة شلالات تشيافا التي تم جمعها في 21 يوليو – على متن المركبة في انتظار الاسترداد.

تحليل رواسب الأنهار القديمة على المريخ

كان شوستر جزءًا من فريق قام بتحليل أول ثماني عينات صخرية تم جمعها، اثنتان من كل موقع على أرضية الحفرة، وكانت جميعها صخور نارية من المحتمل أن تكونت عندما اصطدم نيزك بالسطح وحفر الحفرة. تم الإبلاغ عن هذه النتائج في ورقة بحثية عام 2023، بناءً على التحليلات التي أجرتها الأجهزة الموجودة على متن بيرسيفيرانس.

الورقة البحثية الجديدة عبارة عن تحليل لسبع عينات أخرى، ثلاث منها مكررة مخزنة الآن على سطح المريخ، تم جمعها بين 7 يوليو و29 نوفمبر 2022 من مقدمة مروحة الرواسب الغربية في جيزيرو. وجد بوساك وشوستر وزملاؤهما أن الصخور تتكون في الغالب من الحجر الرملي والحجر الطيني، وكلها تشكلت من خلال العمليات النهرية.

كشف تاريخ المياه على المريخ

وقال بوساك “واجهت بعثة بيرسيفيرانس صخورًا رسوبية مترسبة مائيًا في مقدمة وأعلى وهامش مروحة جيزيرو الغربية وجمعت مجموعة عينات مكونة من ثمانية أحجار رملية تحتوي على الكربونات وحجر طيني غني بالكبريتات وحجر رملي غني بالكبريتات وتكتل من الحصى الرملية. والصخور التي تم جمعها في مقدمة المروحة هي الأقدم، في حين أن الصخور التي تم جمعها في أعلى المروحة هي على الأرجح أحدث الصخور التي تم إنتاجها أثناء النشاط المائي وترسيب الرواسب في المروحة الغربية”.

وقال شوستر إن بوساك مهتم بشكل خاص بالعلامات الحيوية المحتملة في الرواسب ذات الحبيبات الدقيقة، لكن الرواسب ذات الحبيبات الخشنة تحتوي أيضًا على معلومات أساسية عن المياه على المريخ. ورغم أنها أقل احتمالية للحفاظ على المواد العضوية أو المواد البيولوجية المحتملة، إلا أنها تحتوي على مواد كربونية وبقايا جرفتها مياه النهر المختفي من أعلى النهر. وبالتالي، يمكن أن تساعد في تحديد متى تدفقت المياه بالفعل على المريخ، وهو التركيز الرئيسي لأبحاث شوستر.

“وبفضل التحليلات المعملية لتلك المعادن الفتاتية، أصبح بوسعنا أن ندلي بتصريحات كمية حول متى ترسبت الرواسب والكيمياء الخاصة بتلك المياه. فما هي درجة الحموضة في تلك المياه عندما ترسب تلك المراحل الثانوية؟ وفي أي نقطة زمنية حدث هذا التغيير الكيميائي؟”، كما قال. “لدينا الآن مجموعة من العينات في مجموعة العينات التي ستمكننا من فهم الظروف البيئية عندما كان الماء السائل يتدفق إلى الحفرة. ومتى كان الماء السائل يتدفق إلى الحفرة؟ وهل كان ذلك متقطعاً؟”

المهام المستقبلية والتحليلات المخبرية

وأكد الباحثون أن إجابات هذه الأسئلة تعتمد على تحليل المواد المسترجعة في المختبرات الأرضية لكشف المعلومات العضوية والنظيرية والكيميائية والشكلية والزمنية والمغناطيسية القديمة التي تسجلها.

وقال شوستر “إن أحد أهم أهداف علم الكواكب هو إعادة هذه العينات”.

مرجع: “الإمكانات الفلكية البيولوجية للصخور التي اكتسبتها مركبة بيرسيفيرانس في جبهة المروحة الرسوبية في فوهة جيزيرو، المريخ” 14 أغسطس 2024، تقدمات AGU.