کربن آلی در دو سنگ باستانی مریخی که توسط کاوشگر پرسورنس ناسا بررسی شدند، تأیید شده است و قطعه مهم جدیدی به معمای اینکه آیا مریخ زمانی از حیات پشتیبانی می‌کرد، اضافه می‌کند. حتی عجیب‌تر از آن، این ماده درست زیر سطح سیاره یافت شد، جایی که شرایط سخت می‌تواند ترکیبات آلی را تخریب کند.
این کشف بر پایه اعلامیه سپتامبر ۲۰۲۵ ناسا بنا شده است که در آن پرسورنس یک زیست‌امضای احتمالی را شناسایی کرده بود. زیست‌امضای احتمالی ماده یا ویژگی‌ای است که ممکن است از طریق فعالیت بیولوژیکی شکل گرفته باشد، هرچند توضیحات دیگر نیز ممکن است. اکنون، پژوهشی منتشر شده در مجله Science Advances تأیید قطعی می‌کند که همان دو سنگ واقع در تشکیل برایت آنجل مریخ، حاوی کربن آلی هستند، جزئی اساسی حیات. این یافته‌ها همچنین تصویری واضح‌تر از ویژگی‌های ماده و نحوه حفظ شدن احتمالی آن ارائه می‌دهند.
این مطالعه به صورت مشترک توسط اشلی مورفی، پژوهشگر پسادکتری در مؤسسه علوم سیاره‌ای، و کایل اوکرِت، معاون اصلی محقق دستگاه شِرلک (SHERLOC) هدایت شده است.
کاوشگر پرسورنس ناسا کربن آلی پیچیده را شناسایی می‌کند
برای بررسی سنگ‌ها، محققان از دستگاه «محیط‌های قابل سکونت اسکنینگ با طیف‌سنجی رامن و لومینسانس برای مواد آلی و شیمیایی» (SHERLOC) که روی بازوی رباتیک پرسورنس نصب شده است، استفاده کردند. این دستگاه چندین سنگ را در تشکیل برایت آنجل درون دهانه جزیرو بررسی کرد، جایی که کاوشگر نمونه‌ای از سنگی به نام «چیاوا فالز» نیز جمع‌آوری کرده بود.
دستگاه شِرلک از تکنیکی به نام طیف‌سنجی رامن استفاده می‌کند، که نور لیزر را روی ماده تابانده تا کانی‌ها و ترکیبات آلی آن را بدون آسیب رساندن به سنگ شناسایی و نقشه‌برداری کند.
اندازه‌گیری‌ها کربن ماکرومولکولی (MMC) را آشکار کردند، شکلی از کربن که از شبکه‌های بزرگ و به هم متصل اتم‌های کربن تشکیل شده است. این نوع ماده همچنین در سنگ‌های زمین و در شهاب‌سنگ‌ها یافت می‌شود. نکته مهم این است که این ماده می‌تواند از طریق فعالیت بیولوژیکی یا فرآیندهای شیمیایی بدون involvement حیات شکل بگیرد، بنابراین صرفِ حضور آن نمی‌تواند ثابت کند که مریخ زمانی مسکونی بوده است.
زمین‌شناسی اطراف سرنخ‌های اضافی درباره چگونگی رسیدن این ماده به این سنگ‌ها ارائه می‌دهد. میلیاردها سال پیش، آب از طریق کانال رودخانه‌ای به دهانه جزیرو جریان داشت و رسوباتی را حمل می‌کرد که به تدریج در کف ته نشین شدند. با گذشت زمان، آن ذرات ریز به سنگ‌های گل‌سنگی تبدیل شدند که پرسورنس اکنون در حال کاوش آن‌هاست.
محققان کربن را درون این رسوبات باستانی و در کنار کانی‌های کربنات و سولفات که بعداً هنگام تغییر سنگ‌ها توسط آب شکل گرفتند، شناسایی کردند. این توزیع احتمال ورود یا تشکیل مواد آلی درون سنگ‌ها را در حداقل دو دوره جداگانه از تاریخ زمین‌شناسی مریخ مطرح می‌کند.
«اگرچه مکانیسم تشکیل خاص MMC شناسایی شده در گل‌سنگ‌های برایت آنجل ناشناخته باقی می‌ماند، اما این همچنان یکی از هیجان‌انگیزترین یافته‌ها تاکنون است»، به گفته مورفی.
کربن آلی درست زیر سطح خشن مریخ دوام می‌آورد
یکی از نتایج چشمگیر مربوط به محل یافتن کربن آلی است. این ماده تنها چند میکرون زیر سطح مریخ دوام آورده بود، در عمقی کمتر از ضخامت یک برگ کاغذ. این کمترین عمق شناسایی کربن ماکرومولکولی است که تاکنون در مریخ گزارش شده است.
آن مکان، کشف را بسیار غیرمعمول می‌سازد. سطح مریخ در معرض تشعشعات، نور خورشید و مواد واکنش‌پذیر شیمیایی قرار دارد که می‌توانند مولکول‌های آلی را تجزیه کنند. دانشمندان معمولاً انتظار دارند که این شرایط، حفظ طولانی‌مدت را در نزدیکی سطح بسیار دشوار کند.
«محیط سطح مریخ شامل تشعشعات و اکسیدان‌های شیمیایی است که برای مواد آلی مخرب هستند و شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهی زمینی نشان داده‌اند که زمان بقای مواد آلی در شرایط مشابه مریخ -- به ویژه در سطح یا نزدیک به آن -- به عواملی مانند نوع مولکول آلی و کانی‌های اطراف بستگی دارد»، به گفته مورفی. «MMC شناسایی شده در گل‌سنگ‌های برایت آنجل یا در برابر تخریب مقاوم است و/یا به اندازه کافی توسط سایر کانی‌ها، مانند رس‌ها، یا خاک غنی از آهن مریخ محافظت شده است.»
به عبارت دیگر، کربن ممکن است به دلیل دوام شیمیایی خودش، محافظت فراهم شده توسط کانی‌های اطراف، یا ترکیبی از هر دو، زنده مانده باشد. درک چگونگی دوام آوردن آن می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا مشخص کنند ترکیبات آلی مشابه ممکن است در کجاها در سایر نقاط مریخ حفظ شده باشند.
دریاچه‌ها و رودخانه‌های باستانی مریخ ممکن است غنی از مواد آلی بوده باشند
یافته‌ها همچنین نشان می‌دهند که کربن آلی ممکن است محدود به یک منطقه از مریخ باستانی نبوده باشد.
پرسورنس نمونه برایت آنجل را بیش از ۳۲۰۰ کیلومتر دورتر از دهانه گیِل جمع‌آوری کرد، جایی که کاوشگر کنجکاوی ناسا قبلاً ترکیبات آلی را شناسایی کرده بود. یافتن مواد آلی در مکان‌هایی با این فاصله زیاد، نشان می‌دهد که شیمی مرتبط با اجزای سازنده حیات ممکن است زمانی در سراسر منظره مریخ رایج بوده باشد.
«این خبر امیدوارکننده‌ای برای زیست‌پذیری مریخ است»، به گفته مورفی. «این نشان می‌دهد که میلیاردها سال پیش، مواد آلی ممکن است نه تنها به صورت محلی بلکه به طور گسترده‌تر در دریاچه‌ها و رودخانه‌های باستانی مریخ موجود بوده باشند.»
احتمال وجود مواد آلی گسترده اهمیت زیادی دارد زیرا مریخ باستانی زمانی محیط‌هایی حاوی آب مایع داشت. اگر ترکیبات آلی نیز به طور گسترده در دسترس بودند، برخی از آن دریاچه‌ها و رودخانه‌ها ممکن است مواد شیمیایی مهم برای حیات را فراهم کرده باشند.
با این حال، کشف آن مواد اولیه به معنای حضور موجودات زنده نیست. کربن آلی می‌تواند بدون فعالیت بیولوژیکی تولید شود و دانشمندان هنوز باید دقیقاً مشخص کنند که ماده درون سنگ‌های برایت آنجل چگونه شکل گرفته است.
آیا سنگ‌های مریخی می‌توانند شواهد حیات باستانی را حفظ کنند؟
تعیین اینکه آیا تشکیل برایت آنجل حاوی میکروارگانیسم‌های فسیل‌شده است، فراتر از توانایی کاوشگرهایی است که در حال حاضر مریخ را کاوش می‌کنند. نه کنجکاوی در دهانه گیِل و نه پرسورنس در دهانه جزیرو، تجهیزات آزمایشگاهی بزرگ و پرمصرف انرژی مورد نیاز برای تمایز قطعی شواهد فسیلی حیات باستانی از فرآیندهای زمین‌شناسی را حمل نمی‌کنند.
پرسورنس برای جستجوی زیست‌امضاهای احتمالی طراحی شده است، از جمله ویژگی‌هایی مانند آنچه در سنگ چیاوا فالز شناسایی شد. از این منظر، این کشف نمایانگر «پیروزی قطعی برای علم مریخ» است، به گفته مورفی.
گام بزرگ بعدی، بررسی نمونه‌های مریخی با استفاده از ابزارهای پیشرفته‌تر موجود در آزمایشگاه‌های زمین خواهد بود. چنین تجهیزاتی می‌توانند جزئیاتی را آشکار کنند که برای ابزارهای کاوشگر بسیار کوچک یا از نظر شیمیایی ظریف هستند، و به محققان کمک می‌کنند تا مشخص کنند آیا فرآیندهای بیولوژیکی یا شیمی غیرزنده کربن آلی را تولید کرده‌اند.
اگر نمونه‌هایی از تشکیل برایت آنجل در نهایت به زمین برسند، دانشمندان امیدوارند کانی‌ها و ترکیبات آلی آن‌ها را با حساسیت و تفکیک‌پذیری بسیار بیشتر مطالعه کنند. این تحقیقات می‌توانند به توضیح چگونگی تشکیل کربن ماکرومولکولی، چگونگی بقای آن و آنچه حضور آن درباره توزیع مواد آلی در سراسر مریخ آشکار می‌کند، کمک کنند.
مورفی همچنان با تیم علمی شِرلک همکاری می‌کند در حالی که پرسورنس سطح مریخ را کاوش می‌کند. تحقیقات او همچنین شامل مطالعه مواد زمینی که شبیه سنگ‌های مریخی هستند و استفاده از طیف‌سنجی رامن برای بهبود نحوه تفسیر دانشمندان از اندازه‌گیری‌های بازگشتی توسط کاوشگر است.
کار مورفی روی دستگاه شِرلک مأموریت مریخ ۲۰۲۰ از طریق قرارداد فرعی شماره ۱۶۴۱۷۵۳ JPL به مؤسسه علوم سیاره‌ای حمایت شده است.