الحياة على كوكب المريخ ، من الفايكنج إلى الفضول

بعد منتصف الليل ، في غرفة خانقة في باسادينا ، في يوليو 1976 ، انحنى فريق فايكنغ على شاشة ضخمة أحادية اللون وتطلع إلى تلقي البيانات الأولى من أول مسبار مريخي ناجح في العالم - المسبار الوحيد المصمم خصيصًا السعي من أجل الحياة. على مدى الأسابيع القليلة المقبلة ، أسفرت كل تجربة من تجارب فايكنغ في البحث عن الحياة عن نتائج مذهلة. تم نقل البيانات ببطء إلى مركز التحكم ، وأصبح من الواضح تدريجيًا أنه نتيجة لإضافة المكونات العضوية إلى تربة المريخ ، تم إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، على الرغم من أن هذا الخليط لم يحدث مع تسخين قوي. كانت هذه علامة على الحياة - حدث نفس الشيء عند القيام بهذه التجربة على الأرض. عندما تم إضافة الماء إلى التربة ، تم إطلاق الأكسجين ، كما هو الحال على الأرض. وجد مسبار بعيد بحثًا عن الحياة علاماته في أول تجربتين. في التجربة الثالثة ، تم تسخين التربة ، مثل الطعام في الفرن ، وكانت نتائجها مختلطة.

ومع ذلك ، اشتد الجدل بعد أن جاءت البيانات المختلطة من التجربة الرابعة. بيان حول وجود حياة على كوكب المريخ سيكون غير مسبوق. إذا أخطأ العلماء ، فلن يكونوا قادرين على اختلاق الأعذار. ولكن يمكن تفسير نتائج ثلاث من التجارب الأربع لمركبة فايكنغ الهبوطية بأنها اختبار إيجابي لوجود الميكروبات ، لأنها أسفرت عن نفس النتائج مثل التجارب المتكررة على الأرض آلاف المرات. أخبرت الباحثة باتريشيا ستراث عضوة أخرى في الفريق ، جيل ليفين: "هذه هي الحياة!"



ومع ذلك ، فإن التجربة الرابعة ، باستخدام جهاز كروماتوجراف غاز من نفس النوع الذي استخدمه جيمس لوفلوك ، ومقياس مطياف الكتلة ، أداة رفيعة لقياس حجم الجزيئات ، لم تُظهر وجود الحياة - وبشكل عام أي نوع من المواد العضوية - على المريخ. كانت هذه النتيجة ساحقة: توجد المواد العضوية في كل مكان في الفضاء ، وعلى الكويكبات والمذنبات والنيازك والغبار بين النجوم. علاوة على ذلك ، أظهرت التجربة أن سطح المريخ كان سامًا أو معقمًا ذاتيًا. كان لدى العلماء نقاش ساخن ، واختارت ناسا في نهاية المطاف نهجًا حذرًا تجاه المشكلة. قررت الوكالة أن السطح معقم ذاتيًا بسبب المواد المؤكسدة الموجودة في التربة ، والتي تعطيه أيضًا لونًا أحمر. اكتشف الفايكنج كوكبًا أحمر قاحلاً وعديم الريح يتخلله فوهات ، باردة وميتة ، مثل القمر.

لم يوافق بعض العلماء من الفريق على ذلك ، وجادلوا في أن التجربة الرابعة فشلت ببساطة ، كما كانت في التجارب على الأرض. قامت مجموعة من النشطاء ، من بينهم ليفين ، بكتابة خطابات وإلقاء خطابات تحث وكالة ناسا على نشر التفاصيل الكاملة للمشروع. في عام 2016 ، خلال الاحتفال بالذكرى الأربعين للبعثة في وكالة ناسا ، كرر هذه المتطلبات. تنبأ بأن الفضول سيجد مواد عضوية معقدة على سطح المريخ. عندما رأى كيف أن الفضول سجل انبعاثات الميثان ، لاحظ أن الميثان اختفى بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن تفسيره إلا بالأشعة فوق البنفسجية: "يمكن أن يكون هذا الاختفاء ناتجًا عن الميثانوتروفز الذي يستخدم الميثان في دورة الحياة المثالية الصغيرة".

أسفرت تحقيقات المريخ الأخرى عن نتائج مثيرة للجدل. الفرصة والروح ، التي تم إطلاقها في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، والتي أثارت تقاريرها الملايين من المعجبين حول العالم ، بما في ذلك أنا ، تم تصميمها وإنشائها بواسطة الجيولوجيين والمهندسين ، وليس علماء الأحياء. تم الحصول على دليل على وجود الماء من خلال وحدة الهبوط في فينيكس في عام 2008 - التقطت الكاميرا قطرات واضحة من الماء على أرجلها الفولاذية الباردة. أشارت نتائج المحاكاة إلى أن الماء إما يتكثف على حبيبات بيركلورات الكالسيوم ، وهو معدن ملح تحمله الرياح ، تسمح خصائصه له باستخراج الماء من الغلاف الجوي ، أو يخلط الهبوط الجليد القذر تحت السطح ، ونتيجة لذلك ظهرت جزيئات ، والتي ، والتي ، ذاب وتحول إلى قطرات. لكن خلاصة القول هي ، كما قال العالم الذي شارك في هذا المشروع ، نيلتون رينو من جامعة ميشيغان: "في كل مكان على الأرض ، حيث توجد مياه سائلة ، هناك أيضًا حياة ميكروبية."

من المفارقات ، أن واحدة من أفضل الأماكن للبحث عن مناطق واعدة في كوكب المريخ هي الأرض. في السهول المجمدة في أنتاركتيكا ، يمكنك العثور على مناطق مشابهة للمريخ على شكل أحجار صغيرة. يسقط حوالي 5 كجم من أحجار المريخ على الأرض كل عام. إذا ضرب نيزك كبير المريخ ، فإنه يرسل الحجارة إلى الفضاء بسرعة تتجاوز الجاذبية الطفيفة للكوكب. جاذبية أقرب جار ، كوكبنا ، تلتقط بعض هذه الأحجار. تسقط على سطح الأرض وهي أسهل في العثور عليها في المناطق المغطاة بالجليد التي لا حياة فيها ، مثل أنتاركتيكا. يتم تأكيد صحة الحجارة من خلال التحليل الكيميائي للمادة الشبيهة بالزجاج المنصهر التي تظهر على الحجر بسبب التسخين. إذا كانت هذه المادة تحتوي بالضبط على نفس مزيج الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للمريخ - يتم تحديدها بواسطة العديد من المسابير المريخية - فإن الحجر من المريخ.

دفعت القطع الصغيرة من نيزك المريخ الشهير الذي تم اكتشافه في القطب الجنوبي ، ALH 84001 ، في عام 1996 الباحث في وكالة ناسا ديف ماكاي وفريقه لاكتشاف بقايا جرثومية متحجرة. اليوم ، يتفق معظم العلماء على أن هذا أمر غير مرجح. ولكن منذ سنوات عديدة ، كان هناك الكثير من الماء الذي كان يشكل المحيطات والأنهار. آثاره المعدنية مرئية في جميع أنحاء الكوكب - السهول الفيضية ، البرك الغرينية ، فروع الأنهار المجففة لفترة طويلة. في عام 1887 ، قام الفلكي لويجي شياباريللي بتسمية أودية صدع كنالي مرئية في التلسكوبات المبكرة ، والتي تعني باللغة الإيطالية "القنوات" (على الرغم من أن الباحثين الناطقين باللغة الإنجليزية ترجموا هذه الكلمة بشكل غير صحيح على أنها "قنوات"). في بداية القرن العشرين في أريزونا ، قرر بيرسيفال لويل أنه رأى نشاط الأنهار المريخية والتغيرات الموسمية في الغطاء النباتي. في الواقع ، سجلت العديد من تحقيقات المريخ وجود ضباب الصباح في الأخاديد المريخية. كتب إدراك لويل ، إدغار رايس بوروز ، مؤلف كتب طرزان ، سلسلة من روايات الخيال العلمي الغريبة عن جون كارتر في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين التي دفعت أجيالًا من الشباب الأمريكيين للذهاب في مغامرة. ومع ذلك ، فإن ما واجهه لويل أثناء ملاحظاته تم تفسيره ببساطة من خلال عيوب المرايا. وواجه بوروز ، الذي طلق زوجته بسبب ممثلة هوليوود ، منجم ذهب لثقة الجمهور.

في عام 2010 ، لاحظ طالب في جامعة أريزونا يدرس مركبة فضائية في مدار مارس MRO خطوط داكنة متقطعة تنحدر من التلال بالتوازي - إما ظهرت أو اختفت ، تشبه التغيرات الموسمية. ما شاهدته Lujendra Ojha تم تصويره من خلال تجربة التقاط صور عالية الدقة لـ HiRISE . يمكن العثور على صور الجداول المظلمة في عشرات الأماكن. كان أويها مهتمًا جدًا بذلك ، وقارن بين ملاحظات HiRISE والخرائط المعدنية للمريخ. أظهرت ملاحظات المطياف المالحة في عدة أماكن - ولكن فقط عندما ظهرت خطوط داكنة واتسعت. باستخدام مطياف MRO ، حلل Oyha وفريقه انعكاس خطوط الضوء هذه ، ووجدوا آثارًا من بيركلورات الصوديوم والمغنيسيوم هناك. اتضح أن ماء المريخ يحتوي على مضاد التجمد الطبيعي.

تخيل كوكبًا باردًا ، مملوءًا في بعض الأحيان بالماء ، ثم يجف ، والذي يقع عليه أكبر بركان في النظام الشمسي. تحتوي البحيرات العملاقة على نفس كمية المياه الموجودة في المحيط المتجمد الشمالي ، ويتم تغذيتها من خلال الأنهار التي تضع رواسب الغريني في دلتاها. هكذا كان المريخ الصغير. تخيل الآن كوكبًا ذا رائحة كبريتية وحمضية ومغطاة بالمحيط مع جو سام وغازات دفيئة ساخنة ، في غياب الأكسجين والأوزون ، الذي يتم قصفه باستمرار بالمذنبات ثم تجويفه إلى كوكب بحجم كوكب المريخ ، والذي خرج منه صخري بما يكفي لتشكيل قمر صناعي ، يمتد سطح الكوكب في المد والجزر على ارتفاع ناطحة سحاب. مرحبًا بكم في الأرض الصغيرة.

لهذا السبب ولأسباب أخرى ، اقترح باحث ناسا ستيفن بينر وعلماء آخرون أن الحياة نشأت على كوكب المريخ ، ثم جلبت إلى الأرض من خلال شظايا ألقيت في الفضاء. من خلال النظر في تقارير عن عمل الفايكنج في مكتبة هيوستن ، وجد بنر ، في تقرير عمره 40 عامًا ، مفاتيح ثمينة لتلك الألغاز التي شاهدوها في تلك الليالي الحارة. ووصف هذا بأنه "خداع جماعي". من خلال دراسة الحمض النووي للميكروبات القديمة ، وإعادة تكوين جيناتها وبروتيناتها ، حاول بينر الجمع بين أصل الحياة على الأرض مع وجود الحياة في النظام الشمسي. في العديد من أعماله ، يشير إلى أنه على كوكب المريخ "كانت هناك درجات حرارة عالية ودورة من الرطوبة والجفاف" ، مما سمح لبنايات الحمض النووي الريبي بالتركيز وخلق "الكيمياء التي نحتاجها".

كانت المشكلة أن العديد من الادعاءات السابقة عن الحياة والمياه على كوكب المريخ كانت خاطئة تمامًا. لكن العديد من الميكروبات القديمة ازدهرت في بيئة مماثلة من الجليد والقلويات على الأرض. لذلك ، اندفع الباحثون لدراسة الكهوف الكبريتية ، والينابيع الساخنة في كامتشاتكا ، التي تحتوي على الموليبدينوم والبورات ، وحديقة يلوستون الوطنية والبحيرات المالحة في القطب الجنوبي. ووجدوا شيئًا مثيرًا للاهتمام.

كان كريس ماكاي و Penelopi Boston من وكالة ناسا يبحثان عن أكثر الأماكن النائية والمتطرفة على الأرض ، حيث توجد علامات على التمثيل الغذائي وأصل الميكروبات. اعتادت بوسطن أن تكون أستاذة في معهد التعدين والتكنولوجيا في نيو مكسيكو ، ووالداها مدربين في السيرك. بدأت بدراسة الميكروبات في القطب الشمالي ، ثم ذهبت للبحث عن الحياة في الكهوف العميقة. كانت أليسون موراي من كاليفورنيا تبحث عن جراثيم شديدة في القارة القطبية الجنوبية. فجأة ، بعد إطلاق الفضول ، أصبح الجميع مهتمين بما يمكن أن يعيش في بحيرة أو سهل مغطى بالجليد ، أو في كهف أو منجم بعيد على بعد عدة كيلومترات تحت سطح الكوكب. من وجهة نظرهم ، بدأ احتمال وجود حياة ميكروبية على المريخ ، والتي قدرت بوسطن أنها 30 ٪ ، في الازدياد. قال بوسطن أنه إذا كانت أشكال الحياة الصغيرة موجودة في ظروف معادية لبحيرة أو كهف أو لي ، فإن الحياة الميكروبية يمكن أن تعيش بطريقة ما تحت سطح المريخ.

بدءًا من مدير برنامج أبحاث الكهوف والكارست في المعهد والمشاركة في تأسيس معهد الكهوف الوطني وبحوث الكارست في نيو مكسيكو ، قامت بوسطن بحملة لاستكشاف المريخ ، مما ساعد على إنشاء الفيلم الوثائقي " مارس تحت الأرض " وتنظيم العديد من المناقشات التي تم خلالها تمكنت من إقناع المشككين من وكالة ناسا ، مما يثبت احتمالية الحياة على كوكب المريخ. لقد كانت ناجحة للغاية في عام 2016 ، عينت وكالة ناسا مديرتها الجديدة لمعهد علم الأحياء الفلكي في موفيت فيلد ، كاليفورنيا ، مما منحها فرصة مثيرة للاهتمام "لتوجيه علمها المفضل إلى أعلى مستوى" ، كما أخبرتني.



بعد نيفادا ، انضم عالم الكيمياء الحيوية أليسون موراي من معهد أبحاث الصحراء عالم الجيوفيزياء بيتر دوران من جامعة لويزيانا لدراسة الميكروبات والمناخات القديمة في البحيرات المالحة والمغطاة بالجليد في القارة القطبية الجنوبية ، واكتشفوا معًا مجموعة واسعة من البكتيريا والآثار القديمة . قال موراي ، الذي كان يحفر نوى جليدية في بحيرة أنتيدا في القطب الجنوبي ، "إنهم يفعلون القليل - يقضون معظم وقتهم في السبات ، لكنهم هناك". كان أكثر دفئًا في أعماق مياه البحر ، لكن النوى سمحت برفع الجليد من القاع.

أرسلت أفكار جديدة باحثين إلى غرب الولايات المتحدة ، حيث درست عالمة الأحياء في بيركلي جيل بانفيلد نهر كولورادو والمياه في منجم كاليفورنيا المهجور على جبل الحديد. اكتشف بانفيلد عدة مجموعات جديدة من البكتيريا في منجم واحد يحتوي على نفايات سامة. اعتمدت هذه الميكروبات الغريبة غير المعروفة حتى الآن على بقاء مجتمعات الكائنات الحية الأخرى. يمكن أن يفسر هذا حقيقة أن القليل جدًا من هذه الميكروبات يمكن زراعتها في المختبر. من خلال العمل على طبقة مياه ضحلة بجوار نهر كولورادو ، طبق فريق بانفيلد تقنية جديدة للبحث عن الكائنات الحية واكتشف عشرات المجموعات الجديدة من البكتيريا ، والتي أحدثت ثورة في شجرة الحياة. قسم فريق بانفيلد 789 كائنًا حيًا إلى 35 مجموعة ، تم اكتشاف 28 منها من قبلهم ، وتقع في عالم البكتيريا. اعتمد التصنيف على التاريخ التطوري للكائنات وعلى التشابه في جين 16R rRNA الخاص بهم - انتهى البكتيريا مع 75 ٪ من التشابه في نفس المجموعة. وجد الفريق في كل موسم وعلى كل مستوى أنواعًا تكافلية مختلفة تمامًا.

في خريف عام 2016 ، اكتشف فريق بانفيلد مجموعات بكتيرية جديدة في طبقة مياه جوفية واحدة ، وبالتالي مضاعفة عدد المجموعات البكتيرية المعروفة في جميع أنحاء الكوكب - هذا الاكتشاف الخطير تحت الأرض غير مرة أخرى شجرة الحياة بأكملها. كما درست بانفيلد المستعمرات الميكروبية في أمعاء الرضع ، مما أدى بها إلى جناح حديثي الولادة. أدى عملها وعمل العلماء الآخرين في يلوستون ، صحراء أتاكاما في تشيلي ، في المناجم المهجورة في كولورادو وكاليفورنيا ، وحتى دراسة محتويات فم الدلافين إلى تغيير في شجرة الحياة ، المنشورة في مجلة Nature Microbiology. على مدى الخمسة عشر عامًا الماضية ، تمت إضافة ما يقرب من ألف نوع غير معروف إليها حتى الآن. كانت المفاجأة الثانية بين اكتشافات بانفيلد هي أن ما يقرب من نصف أنواع البكتيريا الجديدة تنتمي إلى مجموعة كان يعتقد أنها قادرة على العيش فقط نتيجة التعايش.

ثم أثارت نورا نوفك بحثًا عن الحياة على كوكب المريخ.

طوال فصل الصيف الحار في فرجينيا ، نورا نوفكي من جامعة أولد دومينيون [أولد دومينيون - كمبيوتر باسم غير رسمي. فرجينيا / تقريبا. ترجم.] درس صور Gale Crater التي التقطتها المركبة Curiosity. عرفت نوفك بأنها الخبيرة الرائدة في الهياكل الرسوبية التي تسببها الميكروبات ، WMOS (الهياكل الرسوبية التي تسببها الميكروبات ، MISS ) - بحلول هذا المصطلح اخترعت اسم الهياكل الحجرية التي بقيت بعد الحصائر الميكروبية على الملح الضحل. الستروماتوليت ، البقايا الأحفورية للميكروبات القديمة ، مألوفة لكثير من الناس ، لكن قلة من الناس فهموا أهمية الحصير الميكروبي المد والجزر. على مدى 30 عامًا من حياتها المهنية ، سافرت Noffke إلى خمس قارات ، ودراسة وتصنيف أكثر من عشرة أشكال من الحصير ، من المدرفلة والمموجة إلى التجاعيد. الستروماتوليتس مثل التلال تحظى بشعبية كبيرة بين السياح على الضحلة في أستراليا وهاواي ، وكذلك في منطقة البحر الكاريبي. وجدت Noffke WMOS لها في زوايا نائية في أستراليا. لم يشاهدهم أي شخص آخر تقريبًا ، والآن يعتبرون أقدم دليل على الحياة على كوكبنا.

في صيف 2014 ، دعت ناسا نوفك للتحدث في اجتماع حيث تم اختيار موقع هبوط لروفر 2020. قال نوفكه ، إذا كانت الأرض والمريخ في وقت واحد على حد سواء ، ربما هناك رواسب على الكوكب الأحمر بسبب الجراثيم. أجبر هذا أحد الطلاب على الجلوس مباشرة على الكرسي ، الكيميائي الجيولوجي كين فارلي من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. نشر فريقها للتو ورقة حول الهياكل التي رآها الفضول في رواسب الطين القديمة في السهل ، والتي سافر عبرها الفضول 22 كيلومترًا نحو جبل شارب . قفز قلبها من صدرها. بدت الصور مألوفة للغاية. لكنها عرفت عن الميل الخطير لرؤية الهياكل الميكروبية في كل مكان. وقررت: "سوف أنشر العمل بفرضيتي وأرى ما يقوله الناس".

عندما نشرت في يناير 2015 عملاً يلمح إلى وجود علامات الحياة الميكروبية على المريخ ، كان رد فعل فريق الفضول قاسياً للغاية. اتهمت Noffke بإعطاء تفكيرها بالتمني. حتى أن الفريق أنشأ موقعًا خاصًا يدحض تصريحاته.

يمكن أن تعزى طفرات الميثان لعام 2014 إلى التلوث الناجم عن الفضول نفسه. لكن الميثان هو أيضًا سمة مميزة لحياة الميكروبات ، مثل الأركيا. ومن ثم أصبحت الملاحظة التي قام بها MRO من عام 2015 معروفة - رأى المياه المالحة تتدفق على طول منحدرات Gale Crater في درجات حرارة أقل من درجة التجمد. لم يسمح للماء بتجميد البركلورات.

كان الشغف عاليا. اعترف فريق الفضول بأنهم أفسدوا الجيولوجيا. أجاب نوفك على بيانهم. "الآن أصبح أحد التلال المتآكلة ، ولكن قبل أن تكون بحيرة في بيئة مختلفة تمامًا. يقولون أنه نهر بقناة متعددة الأذرع. لكن هذا خطأ تماما. هذا منحدر متروك من نهر متعرج. في مثل هذه الأماكن على الأرض توجد حصائر ميكروبية - في هذه الأماكن! "

الطريقة الوحيدة لحل هذه المشكلة هي إرسال الأشخاص إلى كوكب المريخ. المشكلة في ذلك هي إحضار الكثير من الوقود بحيث يكفي للانفصال عن سطح المريخ والعودة إلى الأرض. لذلك ، فإن المرحلة الأولى ، على الأرجح ، سترسل أشخاصًا إلى مدار حول المريخ - مثل هذا الاقتراح قدمته جمعية الكواكب ، برئاسة بيل ناي .تشمل خطط وكالة ناسا البعيدة إرسال أشخاص إلى المريخ في 2030s ، قبل أن تختار البعثة الأوروبية الروسية Exomars 2020 قاع بحيرة جافة مناسبة للهبوط.

, , . « », , «», , , Geology. . , , «» . , , , , . , , , , Twitter Instagram, , .

لذلك ، شاهد الباحثون والمعجبون بفارغ الصبر دخول مسبار وكالة الفضاء الأوروبية Schiaparelli إلى مدار حول المريخ في خريف عام 2016 ، مُعدًا لإطلاق المركبة. مركبة نزول الاختبار ، تتحكم فيها الوحدة الأم من المدار ، تنزل في منطقة هضبة ميريديان 19 2016. , 12 , – 7,8 . , , - , . , , - . MRO.

, . 2020-.