چرا دانشمندان در مناطق قطبی کانادا مشغول جست‌وجوی حیات مریخی هستند؟

تنها جان‌سخت‌ترین ارگانیسم‌ها می‌توانند در یکی از سردترین چشمه‌های زمین رشد کنند؛ به‌همین‌دلیل، لایل وایت در تابستان سال‌های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۹ با بالگرد عازم چشمه‌‌ی لاست همر در یکی از شمالی‌ترین نواحی کانادا به‌ نام نوناووت شد. این چشمه‌ی آب شور با یخ، برف، سنگ‌های رسوبی نمکی و لایه‌ی یخ‌خاک محاصره و در میان کوهستان‌های بی‌درخت و در جزیره‌ی خالی از سکنه‌ی اکسل هایبرگ در فاصله‌ی چندصد‌مایلی قطب شمال واقع شده است.

این جزیره‌ی واقع در اقیانوس منجمد‌شمالی شبیه هیج‌جای دیگری در کره‌ی زمین نیست؛ ازاین‌رو، بهترین مکان برای مطالعه‌ی میکروب‌هایی است که در آب‌های شور و بسیار سرد و کم‌اکسیژن یافت شوند. لایل وایت با مطالعه‌ی این ارگانیسم‌ها امیدوار است تا احتمال یافتن حیات در مناطقی با شرایط مشابه در سیاره مریخ را بررسی کند.

وایت و همکاران او با چاپ گزارشی در ژورنال انجمن بین‌المللی اکولوژی میکروبی عنوان کردند میکروارگانیسم‌هایی که در عمق چند‌سانتی‌متری داخل رسوب چشمه‌ها یافت می‌شوند، به‌خوبی می‌توانند در شرایط دشوار زیست‌محیطی رشد کنند. بسیاری از گونه‌های زمینی برای ادامه‌ی حیات به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم به نور خورشید وابسته هستند؛ اما این میکروب‌ها برای زنده‌‌ماندن از یک منبع انرژی شیمیایی استفاده می‌کنند.

این موجودات بسیار ریز سنگ‌خور که اساساً مولکول‌های غیرارگانیک را می‌خورند، در شرایطی بسیار شبیه به مریخ در جهانی بسیار سرد زندگی می‌کنند.

در سال‌های گذشته، جست‌وجو برای کشف حیات بیگانه بر سیاره‌ی سرخ متمرکز شده است. به‌باور دانشمندان، مریخ بیش از ۳ میلیارد سال پیش گرم‌تر از اکنون بوده و اتمسفر آن خاصیت محافظت‌کنندگی بیشتری داشته است. با اینکه هم‌اکنون این سیاره به‌هیچ‌وجه شرایط میزبانی از حیات را ندارد، دانشمندان معتقدند میکروب‌های مریخی باستانی می‌توانستند منشأ حیات در این سیاره باشند و حتی در مکان‌هایی مانند بستر برکه‌ی آب یخ‌زده و کثیف رشد کنند.

چشمه‌ی لاست همر در جزیره‌ی اکسل هایبرگ در ناحیه‌ی مرتفع قطب شمال نوناووت کانادا.

دانشمندان با هدف جست‌وجوی شواهدی از وجود میکروارگانیسم‌های منقرض‌شده‌ی بیگانه، مریخ‌نوردهای متعددی در سطح این سیاره مستقر کرده‌اند و اخیراً حتی بالگرد کوچک کنترل‌ از راه دوری نیز مسیر پیش روی یکی از این مریخ‌نوردها را پایش می‌کند. باوجوداین، انجام مأموریت‌های نمونه‌برداری و اکتشافی در مریخ بسیار هزینه‌بر و مشکل است. درمقابل، کانادا به مریخ بسیار به ما نزدیک‌تر و شرایط برخی از نواحی قطبی آن شبیه به مریخ است.

وایت می‌گوید برخی از مشخصات منحصربه‌فرد چشمه‌ی لاست همر بسیار شبیه به شرایط مریخ است. اول از همه دمای این چشمه زیر صفر (منفی ۵ درجه‌ی سلسیوس) و میزان شوربودن آن در‌حدود ۲۵ درصد است که ۱۰ برابر بیشتر از شوری آب دریا است. گفتنی است شوری زیاد آب از یخ‌زدن آن در دمای زیر صفر جلوگیری می‌کند. پیش‌از‌این، دانشمندان موفق شده‌اند ته‌نشست‌های نمکی در مریخ را شناسایی کنند. برخی از این رسوبات ممکن است ناشی از وجود شورآب در گذشته‌های دور در این سیاره بوده باشد.

درواقع، این مکان‌ها نامساعدترین شرایط برای تشکیل حیات در سطح مریخ را داشته‌اند. آب چشمه‌ی لاست همر تقریباً فاقد اکسیژن است (کمتر از یک در یک‌میلیون). این میزان کم‌اکسیژنی شاید برای شرایط زمین غیرعادی به‌نظر برسد؛ اما برای جهان‌های دیگر این‌طور نیست. به هر موجودی که بتواند در چنین شرایطی زنده بماند، سخت‌زی می‌گویند؛ چراکه در شرایط بسیار دشوار و مرز بین مرگ و زندگی به تقلا برای زنده‌‌ماندن ادامه می‌دهد.

وایت و همکارانش در هریک از سفرهای خود به مناطق دورافتاده‌ی کانادا نمونه‌های چندگرمی از گِل‌های شورآب را جمع‌آوری کردند. سپس، آنان با استفاده از ابزار‌های پیشرفته و جداسازی سلول‌های میکروبی تعیین توالی ژنوم و ‌RNA این سلول‌ها را شروع کردند تا دریایند که این میکروب‌ها انرژی خود را از کجا تأمین می‌کنند و چطور می‌توانند در شرایط سخت چشمه‌ها زنده بمانند.

چشمه‌ی لاست همر شاید شبیه به بخش غربی کوه الیمپوس، مرتفع‌ترین قله‌ی منظومه‌ی شمسی با ۲۱ کیلومتر ارتفاع باشد. استدلال بیشاپ این است که در گذشته در این بخش از منطقه‌ی الیپموس هر چند وقت یک‌ بار شورآب با گذر از لایه‌ی یخ‌خاک، راه خود را به‌ سطح مریخ باز می‌کرده و باعث به‌وجود‌آمدن چشمه‌های آب شور می‌شده است. رگه‌های دیده‌شده در سطح مریخ ممکن است نشان‌دهنده‌ی وجود جریان آب در گذشته در این سیاره باشد.

تشابه شرایط با مریخ اخیراً به یکی از موضوعات محبوب و جذاب تحقیقاتی تبدیل شده است و اکنون دانشمندان مشغول مطالعه‌ی‌ حیات در سرزمین‌های خشک و کوهستانی در هاوایی و شیلی و آتش‌فشان‌های غنی از بازالت ایسلند هستند. چشمه‌های آب شور و بسیار سرد در لاست همر و دیگر مناطق مانند قطب جنوب می‌توانند بخشی از این فهرست مکان‌های غیرزمینی سیاره‌ی ما باشند. پی‌بردن به این‌ موضوع که چطور ارگانیسم‌ها در شرایط بسیار سخت این مناطق به حیاتشان ادامه می‌دهند، مستلزم انجام تحقیقات وسیع‌تر است. بیشاپ می‌گوید: «تا جایی که می‌دانم این اولین مطالعه‌ای است که میکروب‌ها را طبقه‌بندی ژنتیکی کرده است.»

آنالیز ژنتیکی تیم تحقیقاتی وایت نشان داد که این موجودات چطور با مصرف متان و دیگر ترکیبات غیرآلی انرژی خود را تأمین می‌کنند. یافته‌های این مطالعه با درنظرگرفتن کشف اخیر وجود متان در مریخ می‌تواند نویدبخش کشف نشانه‌های حیات در این سیاره باشد. البته گفتنی است که گاز متان ازطریق فرایندهای زمین‌ساختی نیز تولید می‌شود؛ بنابراین، کشف متان قطعاً نمی‌تواند اثبات وجود حیات در مریخ باشد.

پژوهش‌هایی از نوع آنچه وایت و همکارانش انجام داده‌اند، گزینه‌های بهتری در‌زمینه‌ی مکان‌های ایدئال فرستادن مریخ‌نوردها یا سطح‌نشین‌ها در آینده (مانند مأموریت اگزومارس متعلق به آژانس فضایی اروپا) دراختیارمان قرار می‌دهد. بااین‌حال، انجام آنالیز‌های ژنتیکی از‌این‌دست، تنها روی زمین ممکن است و انجام آن با مریخ‌نوردها و از راه دور تقریباً غیرممکن است؛ به‌همین‌دلیل، نمونه‌های جمع‌آوری‌شده طی مأموریت‌های آتی به‌نحوی باید به‌ زمین برگردانده شوند.

گفتی است که پرسویرنس، جدیدترین مریخ‌نورد ناسا در حال نمونه‌برداری از سنگ‌های سیاره سرخ است. این نمونه‌ها پس از پایان عملیات در داخل مریخ‌نورد نگه داشته خواهند شد تا در آینده ازطریق مأموریت بازیابی به‌ زمین ارسال شوند.

مریخ‌نورد پرسویرنس ناسا در سال ۲۰۲۱ این سلفی را روی صخره‌ای به نام روشت گرفت.

تحقیقات اخیر جیل میکوکی، اکولوژیست میکروبی از دانشگاه تنسی در ناکس‌ویل، شامل مطالعه‌ی شورآب‌های قطب جنوب بوده است. وی درباره‌ی اهمیت مطالعه‌ی مناطق شبیه به مریخ می‌گوید:

فکر می‌کنم اکتشاف نواحی قطبی زمین و طبقه‌بندی یافته‌های خود درباره‌ی آن‌ها ارزش زیادی دارد؛ چراکه اطلاعات بسیاری درباره‌ی ژنوم‌های میکروبی داریم. انجام این کار می‌تواند ما را آماده‌ی تحلیل نمونه‌هایی کند که احتمالاً در آینده به‌واسطه‌ی مأموریت‌هایی مانند مریخ ۲۰۲۰ به زمین ارسال می‌شوند.

یافته‌های این تیم تحقیقاتی می‌تواند به جست‌وجوی حیات فراتر از سیاره‌ی سرخ از‌جمله در دریاهای شور و زیرزمینی جهان‌های اقیانوسی دیگر نیز کمک کند. وایت می‌گوید:

موجوداتی که در لاست همر پیدا کردیم، در ابتدای فهرست انواع میکروارگانیسم‌هایی هستند که احتمال می‌رود در مریخ یا قمرهای یخی اروپا و انسلادوس یافت شوند.