حددت مركبة الاستكشاف كيوريوسيتي، التي تديرها وكالة ناسا، 21 جزيئًا عضويًا متميزًا في عينة صخرية تم جمعها من سطح المريخ. وتقع المادة التي تم تحليلها في المنطقة المعروفة باسم جلين توريدون، الواقعة داخل حفرة غيل. ومن بين العناصر الكيميائية التي عثرت عليها الأجهزة الموجودة على متن الطائرة، لم يتم تسجيل سبعة مركبات من قبل على الكوكب الأحمر. يمثل هذا الاكتشاف علامة فارقة في استكشاف الفضاء ويوسع فهم التركيب الجيولوجي للمريخ.
تم تحديد الهوية باستخدام تقنية الكيمياء الرطبة، والتي تم تطبيقها بطريقة لم يتم القيام بها من قبل على كوكب آخر. تم تفصيل نتائج البحث العلمي في مقال نشر في مجلة Nature Communications. تم استخراج العينة التي أنشأت البيانات من تكوين صخري يدعى ماري آنينج، تكريما لعالمة الحفريات البريطانية الرائدة في القرن التاسع عشر. ويعزز هذا الاكتشاف النظريات حول الماضي الرطب والصالح للسكن للجرم السماوي المجاور للأرض.
الحفر في منطقة البحيرة القديمة يكشف عن مواد محفوظة
هبطت المعدات في Gale Crater في عام 2012، ومنذ ذلك الحين، تقوم بالتسلق المستمر إلى Mount Sharp. يتضمن الهدف الرئيسي لهذا المسار الدراسة التفصيلية للطبقات الجيولوجية التي تحتوي على أدلة على وجود المياه في العصور البعيدة. وتقع صخرة ماري أنينغ بالضبط في منطقة جلين توريدون، وهو حوض يتكون من الرواسب المتراكمة في قاع بحيرة جفت منذ مليارات السنين.
للحصول على مادة الدراسة، قام الروبوت بالحفر في طبقة من الحجر الرملي الغنية بالمعادن الطينية. وبعد الاستخراج الميكانيكي، يقوم النظام بسحق الصخور وتوجيه المسحوق الناتج إلى أداة التحليل الداخلي للمركبة. يقوم هذا الجهاز بتسخين العينات إلى درجات حرارة قصوى ويقوم بفحص الغازات المنبعثة أثناء عملية الاحتراق الخاضعة للرقابة بدقة.
وأكد الفريق العلمي المسؤول عن المهمة أن المنهجية المعتمدة سمحت بتفكيك جزيئات أكبر. سهّل هذا التجزئة الكيميائية تحديد المكونات التي يصعب اكتشافها بواسطة طرق المسح التقليدية. يوضح نجاح العملية قدرة الأدوات المرسلة إلى الفضاء على التكيف.
يؤدي تطبيق الكواشف الكيميائية إلى إطلاق مركبات قديمة
استخدم المختبر المحمول للمركبة كاشفًا محددًا، وهو هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم، لمعالجة الغبار الصخري. يعمل هذا المحلول على إذابة العينة وإطلاق الجزيئات العضوية التي ظلت محاصرة في البنية المعدنية لمليارات السنين. تم إجراء الإجراء المادي في عام 2020، لكن تعقيد البيانات تطلب سنوات من التحليل قبل نشر النتائج رسميًا.
ومن بين المركبات التي كشفت عنها أجهزة الاستشعار، هناك مركبات حلقية نيتروجينية غير متجانسة، وهي هياكل معقدة تشكل حلقات الكربون والنيتروجين. في علم الأحياء الأرضية، تعمل هذه التكوينات بمثابة سلائف أساسية للأحماض النووية، مثل الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA). ظهرت مجموعة من سبعة جزيئات، تشمل البنزوثيوفين، لأول مرة في السجلات المرسلة من سطح المريخ إلى مراكز التحكم.
يحتوي البنزوثيوفين على الكربون والكبريت في تركيبته الأساسية. وعادة ما يوجد هذا العنصر نفسه في النيازك التي تتجاوز الغلاف الجوي وتصل إلى تربة الأرض. وأظهرت الاختبارات المعملية التي أجريت على شظايا نيزك مورشيسون، الذي تم العثور عليه في أستراليا في أواخر الستينيات، بصمات كيميائية مشابهة جدًا لتلك التي اكتشفها الروبوت الآن.
الظروف الجيولوجية في Gale Crater تفضل الاكتشافات
إن الإشعاع الشمسي والكوني الذي يصل إلى المريخ قوي بما يكفي لتدمير المركبات العضوية المكشوفة على السطح. وعلى الرغم من هذه البيئة المعادية للغاية، فقد بقيت الجزيئات على قيد الحياة لمدة ثلاثة مليارات ونصف المليار سنة تقريبًا في الطبقات الضحلة تحت الأرض. ويثبت هذا العامل أن الكوكب لديه القدرة على الحفاظ على المواد القديمة في ظل ظروف جيولوجية مناسبة.
تم اختيار موقع الهبوط والاستكشاف بناءً على معايير علمية صارمة. تتميز المنطقة بخصائص فريدة تبرر استمرار التركيز على التحقيقات الفضائية:
- وجود الحجر الطيني المتكون عن طريق الصب المستمر في بيئة البحيرة القديمة.
- تراكم الحجر الرملي الناتج عن الحركة الميكانيكية لتيارات مياه النهر.
- الحفاظ على الأدلة المادية حول دورات الفيضانات والجفاف الشديد.
- الاحتمالية العالية لحفظ المركبات الكيميائية المعقدة داخل الصخور.
ويقدر العلماء أن الكوكب المجاور استوفى الظروف اللازمة لدعم الحياة الميكروبية في الماضي البعيد. إن تأكيد وجود الماء السائل السابق، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من المعادن والمركبات العضوية المعقدة، يعزز فرضيات الصالحية للسكن. ومع ذلك، فإن الأصل الدقيق لهذه الجزيئات لا يزال غير محدد، ومن الممكن أن تكون قد ظهرت في بيئة المريخ نفسها أو وصلت من خلال تأثير الكويكبات.
الأدوات المتقدمة توجه مستقبل استكشاف الفضاء
يجمع مختبر كيوريوسيتي الداخلي بين وظائف الفرن والكروماتوجراف ومقياس الطيف الكتلي في مساحة مادية صغيرة للغاية. يقوم النظام بالتقاط وتحليل الغازات المنبعثة نتيجة التسخين الشديد أو التفاعلات الكيميائية الناجمة عن الكواشف المنقولة من الأرض. إن التنفيذ الناجح للكيمياء الرطبة على جرم سماوي آخر يضع معيارًا تكنولوجيًا جديدًا للمهام المستقبلية بين الكواكب.
تواصل المركبة الاستكشافية رحلتها المتواصلة فوق المنحدرات الشديدة لجبل شارب. تقوم الآلة الآلية بجمع بيانات يومية عن التركيب المعدني للتربة، والتغيرات في المناخ القديم والعلامات المحتملة للنشاط الكيميائي قبل الحيوي التي تم تسجيلها في الحجارة. كان التخطيط الأصلي لوكالة الفضاء الأمريكية الشمالية يدعو إلى عامين فقط من التشغيل المستمر، لكن المقاومة الاستثنائية للمعدات أدت إلى تمديد المهمة لأكثر من عقد من الزمن.
ويخطط الخبراء في قطاع الطيران لمقارنة النتائج الحالية مع العينات التي جمعتها مركبة بيرسيفيرانس، والتي تعمل في وقت واحد في منطقة جيولوجية مختلفة من المريخ. يتضمن الهدف طويل المدى للوكالات الدولية تطوير وإرسال بعثات معقدة قادرة على إعادة هذه المواد الفيزيائية إلى مختبرات الأرض. سيسمح التحليل على الأرض باستخدام معدات عملاقة لا يمكن إطلاقها في الفضاء.
ولا يشهد الاكتشاف الأخير بشكل قاطع على وجود حياة سابقة على الكوكب الأحمر. إنه يوضح بما لا يقبل الجدل أن وحدات البناء المعقدة تبقى على قيد الحياة في بيئة المريخ المعادية لدهور جيولوجية بأكملها. تعمل هذه الحقيقة على توسيع آفاق المراحل التالية من أبحاث الفضاء وتوجيه الجهود العلمية إلى مجالات محددة يظهر فيها الحفاظ على المواد الكيميائية أكثر من أي وقت مضى.