Sci - nature wiki

قد يكون المنشأ هو غاز الميثان بيولوجياً

0
فضول روك هول سيلفي

صورة شخصية التقطتها مركبة Curiosity Mars التابعة لوكالة ناسا في سول 2291 في موقع الحفر “Rock Hall” ، الواقع في Vera Rubin Ridge. تم استنفاد الكربون المختزل المنطلق من المسحوق من ثقب الحفر هذا بشدة في الكربون 13 ، وهو توقيع نظائر الكربون المفاجئ الذي أبلغ عنه الفريق. تتكون الصورة الشخصية من 57 صورة فردية تم التقاطها بواسطة مصور عدسة اليد المريخ (MAHLI) للمركبة الجوالة ، وهي كاميرا مثبتة في نهاية الذراع الآلية للمركبة الجوالة. الائتمان: NASA / Caltech-JPL / MSSS

ناساهبطت المركبة الفضائية كيوريوسيتي المريخ في 6 أغسطس 2012 ، ومنذ ذلك الحين جابت غيل كريتر لأخذ عينات وإرسال النتائج إلى الوطن للباحثين لتفسيرها. تحليل نظائر الكربون في عينات الرواسب المأخوذة من ستة مواقع مكشوفة ، بما في ذلك جرف مكشوف ، يترك للباحثين ثلاثة تفسيرات معقولة لأصل الكربون – الغبار الكوني ، التحلل فوق البنفسجي لثاني أكسيد الكربون ، أو التحلل فوق البنفسجي للميثان المنتج بيولوجيًا.

لاحظ الباحثون اليوم (17 يناير 2022) في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم أن “كل هذه السيناريوهات الثلاثة غير تقليدية ، على عكس العمليات الشائعة على الأرض.”

يحتوي الكربون على نظيرين مستقرين ، 12 و 13. بالنظر إلى كميات كل منهما في مادة ما ، يمكن للباحثين تحديد تفاصيل دورة الكربون التي حدثت ، حتى لو حدثت منذ وقت طويل جدًا.

قال كريستوفر إتش هاوس ، أستاذ علوم الأرض ، ولاية بنسلفانيا: “إن كميات الكربون 12 والكربون 13 في نظامنا الشمسي هي الكميات التي كانت موجودة عند تكوين النظام الشمسي”. “كلاهما موجود في كل شيء ، ولكن نظرًا لأن الكربون 12 يتفاعل بشكل أسرع من الكربون 13 ، فإن النظر في الكميات النسبية لكل منهما في العينات يمكن أن يكشف عن دورة الكربون.”

هايفيلد دريل هول في فيرا روبن ريدج

تُظهر الصورة حفرة حفر هايفيلد في فيرا روبين ريدج. أظهر مسحوق الحفر من هذا الثقب قيم نظائر الكربون التي تشير إلى دورة الكربون التي تشمل إما الحياة تحت السطحية ، والأشعة فوق البنفسجية الشديدة التي تخترق الغلاف الجوي ، أو الغبار بين النجوم. تم التقاط الصورة بواسطة جهاز تصوير عدسة اليد للمريخ في sol 2247. Credit: NASA / Caltech-JPL / MSSS

أمضت كيوريوسيتي ، التي يقودها مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في جنوب كاليفورنيا ، السنوات التسع الماضية في استكشاف منطقة غيل كريتر التي كشفت طبقات من الصخور القديمة. وحفر المسبار في سطح هذه الطبقات واستعاد عينات من الطبقات الرسوبية المدفونة. قام الفضول بتسخين العينات في حالة عدم وجود الأكسجين لفصل أي مواد كيميائية. أظهر التحليل الطيفي لجزء من الكربون المختزل الناتج عن هذا الانحلال الحراري نطاقًا واسعًا من كميات الكربون 12 والكربون 13 اعتمادًا على مكان أو وقت تكوين العينة الأصلية. تم استنفاد بعض الكربون بشكل استثنائي في الكربون 13 بينما تم تخصيب عينات الكربون الأخرى.

قال هاوس: “العينات المستنفدة للغاية في الكربون 13 تشبه إلى حد ما عينات من أستراليا مأخوذة من رواسب كان عمرها 2.7 مليار سنة”. “كانت هذه العينات ناتجة عن نشاط بيولوجي عندما تم استهلاك الميثان بواسطة الحصائر الميكروبية القديمة ، لكن لا يمكننا بالضرورة قول ذلك على المريخ لأنه كوكب ربما يكون قد تشكل من مواد وعمليات مختلفة عن الأرض.”

لشرح العينات المستنفدة بشكل استثنائي ، اقترح الباحثون ثلاثة احتمالات – سحابة غبار كونية ، أو الأشعة فوق البنفسجية التي تكسر ثاني أكسيد الكربون ، أو التحلل فوق البنفسجي للميثان الناتج بيولوجيًا.

وفقًا لما ذكره هاوس ، يمر النظام الشمسي كل بضع مئات من ملايين السنين عبر سحابة جزيئية مجرية.

قال هاوس: “إنه لا يترك الكثير من الغبار”. “من الصعب رؤية أي من أحداث الترسب هذه في سجل الأرض.”

لإنشاء طبقة يمكن لـ Curiosity أخذ عينات منها ، كانت سحابة الغبار المجرية قد خفضت أولاً درجة الحرارة على المريخ الذي لا يزال يحتوي على الماء وخلق أنهارًا جليدية. كان من الممكن أن يترسب الغبار على قمة الجليد وسيحتاج بعد ذلك إلى البقاء في مكانه بمجرد ذوبان النهر الجليدي ، تاركًا وراءه طبقة من الأوساخ التي تضمنت الكربون.

حتى الآن ، هناك أدلة محدودة على وجود أنهار جليدية في الماضي في Gale Crater على المريخ. وفقًا للباحثين ، “هذا التفسير معقول ، لكنه يتطلب بحثًا إضافيًا”.

التفسير الثاني المحتمل لكميات أقل من الكربون 13 هو التحويل فوق البنفسجي لثاني أكسيد الكربون إلى مركبات عضوية مثل الفورمالديهايد.

قال هاوس: “هناك أوراق تتنبأ بأن الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تسبب هذا النوع من التجزئة”. “ومع ذلك ، نحتاج إلى المزيد من النتائج التجريبية التي توضح حجم التجزئة هذا حتى نتمكن من استبعاد هذا التفسير أو استبعاده.”

الطريقة الثالثة الممكنة لإنتاج عينات مستنفدة من الكربون 13 لها أساس بيولوجي.

على الأرض ، يشير التوقيع القوي للكربون 13 المستنفد من السطح القديم إلى الميكروبات السابقة التي استهلكت الميثان المنتج بالميكروبات. ربما كان المريخ القديم يحتوي على أعمدة كبيرة من الميثان تم إطلاقها من باطن الأرض حيث كان إنتاج الميثان مواتًا بقوة. بعد ذلك ، يمكن أن تستهلك الميكروبات السطحية غاز الميثان المنطلق أو يتفاعل مع الضوء فوق البنفسجي ويترسب مباشرة على السطح.

ومع ذلك ، وفقًا للباحثين ، لا يوجد حاليًا أي دليل رسوبي على وجود ميكروبات سطحية على منظر المريخ الماضي ، وبالتالي فإن التفسير البيولوجي الذي تم إبرازه في الورقة يعتمد على الأشعة فوق البنفسجية لوضع إشارة الكربون 13 على الأرض.

قال هاوس: “تشير جميع الاحتمالات الثلاثة إلى دورة كربون غير عادية تختلف عن أي شيء على الأرض اليوم”. لكننا بحاجة إلى مزيد من البيانات لمعرفة أي منها هو التفسير الصحيح. سيكون من الرائع لو اكتشفت العربة الجوالة عمودًا كبيرًا من الميثان وقياس نظائر الكربون من ذلك ، ولكن في حين أن هناك أعمدة ميثان ، فإن معظمها صغير ، ولم يقم أي روفر بأخذ عينة كبيرة بما يكفي لقياس النظائر “.

ويشير هاوس أيضًا إلى أن العثور على بقايا حصائر ميكروبية أو دليل على رواسب جليدية يمكن أيضًا أن يزيل الأمور قليلاً.

قال هاوس: “نحن نتوخى الحذر في تفسيرنا ، وهو أفضل مسار عند دراسة عالم آخر”.

لا يزال Curiosity يجمع العينات ويحللها وسيعود إلى التجربة حيث عثر على بعض العينات في هذه الدراسة في غضون شهر تقريبًا.

قال هاوس: “لقد حقق هذا البحث هدفًا طويل الأمد لاستكشاف المريخ”. “لقياس نظائر الكربون المختلفة – إحدى أهم أدوات الجيولوجيا – من الرواسب في عالم آخر صالح للسكن ، ويتم ذلك من خلال النظر في 9 سنوات من الاستكشاف.”

المرجع: “تركيبات نظائر الكربون المستنفدة التي لوحظت في حفرة غيل ، المريخ” 17 كانون الثاني (يناير) 2022 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

كما عمل في المشروع من ولاية بنسلفانيا جريجوري إم وونغ ، الحاصل على الدكتوراه مؤخرًا في علوم الأرض.

وكان المشاركون الآخرون في البحث في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا: كريستوفر آر. ويبستر ، زميل وكبير علماء الأبحاث ؛ جريجوري ج. فليش ، مهندس برمجيات التطبيقات العلمية ؛ وآمي إي هوفمان ، عالمة أبحاث ؛ في قسم استكشاف النظام الشمسي ، مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: هيذر ب. فرانز ، عالمة أبحاث ؛ جينيفر سي ستيرن ، مساعد باحث ؛ أليكس بافلوف ، عالم الفضاء ؛ جينيفر ل. إيجنبرود ، باحث مساعد ؛ دانيال ب. جلافين ، المدير المساعد للعلوم الاستراتيجية ؛ تشارلز إيه مالسبين ، رئيس مختبر بيئات الكواكب ؛ مهافي ، مدير متقاعد لقسم استكشاف النظام الشمسي ؛ في جامعة ميشيغان: سوشيل ك. أتريا ، أستاذ علوم وهندسة المناخ والفضاء ومدير مختبر علوم الكواكب ؛ في معهد كارنيجي للعلوم: أندرو ستيل ، عالم ؛ وفي جامعة جورج تاون ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: ماييفا ميلان ، زميل ما بعد الدكتوراه.

ناسا دعمت هذا المشروع.

Leave A Reply

Your email address will not be published.