شاید تصویر نسبتاً خوبی از سطح مریخ در ذهن دانشمندان وجود داشته باشد، اما ماهیت دقیق سازنده‌های این سیاره همواره یک راز باقی مانده است. کاوش‌های مداوم و تحلیل‌های دقیق داده‌های ارسالی از مریخ، به‌طور پیوسته لایه‌های جدیدی از دانش را در مورد این همسایه قرمزپوش ما آشکار می‌کند. هر کشف جدید، نه‌تنها به پازل پیچیده‌ی تاریخ زمین‌شناختی مریخ کمک می‌کند، بلکه بینش‌های عمیق‌تری را در مورد پتانسیل حیات در گذشته یا حتی آینده این سیاره ارائه می‌دهد.

اکنون، در یک پیشرفت هیجان‌انگیز، دانشمندان بر این باورند که یک کانی کاملاً جدید را بر روی سطح مریخ کشف کرده‌اند. این یافته‌ که از یک لایه غیرمعمول از سولفات آهن با ویژگی‌های طیفی متمایز به دست آمده است، می‌تواند نشانه‌ای باشد که سطح این سیاره پویا‌تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد. این کشف، پنجره‌ای تازه را به سوی درک فرآیندهای زمین‌شناختی و شیمیایی که میلیون‌ها سال پیش در مریخ رخ داده‌اند، باز می‌کند و چالش‌های جدیدی را برای مدل‌های فعلی ما از تکامل سیاره‌ای مطرح می‌سازد.

این کانی جدید، یک ترکیب هیدروکسی‌سولفات آهن‌دار (ferric hydroxysulfate) است که در اطراف دره مارینریس (Valles Marineris)، یک شکاف عظیم در امتداد استوای مریخ، شناسایی شده است. دره مارینریس که یکی از بزرگ‌ترین و چشمگیرترین ویژگی‌های توپوگرافی در منظومه شمسی است، مدتهاست مورد توجه محققان قرار گرفته است، چرا که شواهد قوی‌ای از حضور آب در گذشته‌های دور در این منطقه وجود دارد. این ویژگی‌های جغرافیایی منحصربه‌فرد، آن را به مکانی ایده‌آل برای جستجوی سرنخ‌هایی از تاریخ آب و حیات احتمالی در مریخ تبدیل کرده است.

این کشف که توسط دانشمندان به رهبری جنیس بیشاپ (Janice Bishop) از موسسه SETI انجام شده و نتایج آن در مقاله‌ای در تاریخ ۵ آگوست در نشریه معتبر Nature Communications منتشر شده است، نشان‌دهنده یک گام بزرگ در زمینه اخترزیست‌شناسی است. یافتن این کانی می‌تواند سرنخ‌های وسوسه‌انگیزی در مورد چگونگی شکل‌گیری و نیروهای طبیعی که سطح سیاره را مجسم کرده‌اند – و این که آیا حیات هرگز در مریخ شکوفا شده است – ارائه دهد. این موضوع به ویژه حائز اهمیت است زیرا هیدروکسی‌سولفات‌ها اغلب در محیط‌های آبی و هیدروترمال تشکیل می‌شوند که می‌توانند نشانگر پتانسیل زیستی باشند.

اهمیت سولفات‌ها در درک گذشته مریخ

گوگرد، عنصری که هم در مریخ و هم در زمین به وفور یافت می‌شود، اغلب با عناصر دیگر ترکیب شده و کانی‌هایی به شکل سولفات تشکیل می‌دهد. این کانی‌ها به راحتی در آب حل می‌شوند و وجود آن‌ها می‌تواند اطلاعات حیاتی در مورد تاریخ آب در یک سیاره را فراهم کند. در زمین، چرخه‌های آب و فرسایش مداوم، باعث بازیافت و تغییر شکل مداوم این کانی‌ها می‌شود، اما در مریخ، به دلیل شرایط آب و هوایی بسیار خشک و پایدار، وضعیت متفاوت است.

برخلاف زمین، مریخ دارای آب و هوای خشک و پایدار است، به این معنی که سولفات‌ها ممکن است از زمان از دست دادن آب توسط سیاره، بر روی سطح آن باقی مانده باشند. این حفظ شدن سولفات‌ها، آن‌ها را به کپسول‌های زمانی زمین‌شناختی تبدیل می‌کند که می‌توانند اطلاعات دست‌نخورده‌ای را از دوران اولیه مریخ، زمانی که احتمالاً شرایط برای حضور آب مایع پایدارتر بوده، در خود نهفته باشند. مطالعه این کانی‌ها، بنابراین، می‌تواند اطلاعات مهمی را درباره تاریخ اولیه مریخ، از جمله شرایط اقلیمی و فرآیندهای زمین‌شناختی فعال در آن زمان، فاش کند.

محققان، در تحقیقات خود، مناطق غنی از سولفات‌ها را در نزدیکی دره مارینریس با دقت بررسی کردند. آن‌ها به ویژه به مناطقی توجه داشتند که «شامل باندهای طیفی مرموزی بودند که از داده‌های مداری دیده می‌شدند، همچنین سولفات‌های لایه‌ای و زمین‌شناسی جذاب»، همانطور که بیشاپ در بیانیه‌ای توضیح داد. این باندهای طیفی، که مانند اثر انگشت شیمیایی عمل می‌کنند، می‌توانند حضور کانی‌های خاص را حتی از راه دور تشخیص دهند و به دانشمندان کمک می‌کنند تا مناطق مورد علاقه را برای بررسی‌های دقیق‌تر انتخاب کنند.

تمرکز بر این مناطق خاص، به محققان این امکان را داد که به دنبال ناهنجاری‌هایی بگردند که می‌توانند نشانگر فرآیندهای ناشناخته یا کانی‌های جدید باشند. این رویکرد سیستماتیک، همراه با استفاده از ابزارهای پیشرفته تحلیل طیفی، کلید کشف این کانی منحصر به فرد در محیط پیچیده و وسیع دره مارینریس بوده است. این ناحیه، با دیواره‌های عظیم و لایه‌های رسوبی متعدد، یک بایگانی طبیعی از تاریخ مریخ را فراهم می‌آورد.

روندهای آزمایشگاهی و شکل‌گیری کانی

در یکی از این مناطق مورد بررسی، دانشمندان رسوبات لایه‌ای از سولفات‌های پلی‌هیدراته را یافتند که در زیر آن‌ها، سولفات‌های مونوهیدراته و هیدروکسی‌سولفات‌های آهن‌دار قرار داشتند. این ترتیب لایه‌ها، خود داستان‌گوی فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی پیچیده‌ای است که در طول زمان در این مکان رخ داده‌اند. هر لایه می‌تواند نشان‌دهنده دوره‌ای متفاوت از فعالیت آب یا شرایط محیطی خاص باشد، و مطالعه آن‌ها می‌تواند به بازسازی جدول زمانی زمین‌شناختی منطقه کمک کند.

برای تأیید یافته‌های خود و درک بهتر چگونگی تشکیل این کانی‌ها، محققان تلاش کردند تا شرایط مریخ را در آزمایشگاه بازسازی کنند. این رویکرد، که به آن “شیمی آنالوگ” می‌گویند، شامل تقلید دما، فشار، و ترکیب شیمیایی احتمالی محیط مریخ با استفاده از مواد موجود در زمین است. این آزمایش‌ها نشان داد که ترکیب هیدروکسی‌سولفات آهن‌داری که در مریخ مشاهده شده، تنها در حضور اکسیژن می‌توانسته تشکیل شود. این یافته بسیار مهم است، زیرا حضور اکسیژن در فرآیندهای کانی‌سازی در مریخ می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای درک اتمسفر گذشته و پتانسیل حیات داشته باشد.

علاوه بر این، آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داد که واکنش لازم برای تولید این ترکیب، آب نیز تولید می‌کند. این بدان معناست که نه تنها آب در گذشته برای تشکیل این کانی لازم بوده، بلکه خود فرآیند تشکیل کانی نیز می‌توانسته به چرخه آب در مریخ کمک کرده باشد یا نشانه‌ای از آن باشد. این چرخه بازخورد بین کانی‌سازی و هیدرولوژی، جنبه جدیدی به درک ما از دینامیک سیاره‌ای می‌افزاید.

نکته قابل توجه دیگر این است که تشکیل این کانی تنها در دماهای بالا امکان‌پذیر بوده است. این ویژگی، به شدت پیشنهاد می‌کند که سولفات‌ها از فعالیت‌های آتشفشانی در مریخ شکل گرفته‌اند. فعالیت‌های آتشفشانی می‌توانند منابع گرما، گازها، و مواد معدنی لازم برای واکنش‌های شیمیایی پیچیده را فراهم کنند و کشف شواهدی از چنین فرآیندهایی، به تقویت نظریه سطح پویاتر مریخ کمک می‌کند. این فرضیه، مریخ را فراتر از یک سیاره مرده و ایستا، به سوی یک جهان با فرآیندهای زمین‌شناختی فعال‌تر در گذشته سوق می‌دهد.

کانی جدید و چالش‌های شناسایی رسمی

آنچه این کشف را حتی هیجان‌انگیزتر می‌کند، این است که ساختار و خواص حرارتی این ترکیب هیدروکسی‌سولفات آهن‌دار، نشان می‌دهد که این یک کانی کاملاً جدید است. جنیس بیشاپ تأکید کرد: «ماده‌ای که در این آزمایش‌های آزمایشگاهی تشکیل شد، به دلیل ساختار بلوری منحصر به فرد و پایداری حرارتی خود، به احتمال زیاد یک کانی جدید است.» این بدان معناست که این ترکیب شیمیایی با هیچ‌یک از کانی‌های شناخته‌شده در زمین یا نمونه‌های مریخی قبلی مطابقت ندارد، و جایگاه آن را در جدول طبقه‌بندی کانی‌ها، به عنوان یک نمونه منحصر به فرد، تثبیت می‌کند.

اما، برای اینکه یک کانی به طور رسمی به عنوان «کانی جدید» شناخته شود، دانشمندان همچنین باید آن را در زمین نیز پیدا کنند. این یک قانون اساسی در زمین‌شناسی و کانی‌شناسی است که هر کشف جدید کانی، باید یک نمونه طبیعی در زمین داشته باشد تا بتواند معیارهای بین‌المللی برای طبقه‌بندی را برآورده سازد. این شرط، چالش بزرگی را پیش روی محققان مریخی قرار می‌دهد، زیرا دسترسی به نمونه‌های مریخی به طور مستقیم، محدود است و فرآیند بازسازی شرایط مریخ در آزمایشگاه، هرچند دقیق باشد، اما نمی‌تواند جایگزین نمونه‌های طبیعی زمین شود.

این نیاز به یافتن نمونه زمینی، محققان را به سوی جستجوی محیط‌های آنالوگ در زمین سوق می‌دهد – مکان‌هایی که شرایط زمین‌شناختی و شیمیایی مشابهی با دره مارینریس در مریخ دارند. این محیط‌ها می‌توانند شامل مناطق آتشفشانی، بیابان‌های خشک و یا حتی محیط‌های هیدروترمال باستانی باشند که شرایط مشابهی برای تشکیل چنین سولفات‌هایی فراهم کرده باشند. یافتن این کانی در زمین، نه تنها به شناسایی رسمی آن کمک می‌کند، بلکه می‌تواند بینش‌های بیشتری در مورد پتانسیل گسترده‌تر حضور آن در سایر نقاط مریخ و حتی دیگر اجرام آسمانی فراهم کند.

اگر این کانی در نهایت در زمین کشف و تأیید شود، نه تنها لیست کانی‌های شناخته شده را گسترش می‌دهد، بلکه درک ما از تنوع کانی‌شناسی و فرآیندهای ژئوشیمیایی را نیز عمیق‌تر می‌کند. علاوه بر این، این امر می‌تواند به توسعه ابزارهای شناسایی دقیق‌تر برای ماموریت‌های آینده مریخ کمک کند و مسیرهای جدیدی را برای تحقیقات اخترزیست‌شناسی باز کند، به ویژه در مورد اینکه چگونه محیط‌های غنی از آهن و سولفات می‌توانند از حیات میکروبی حمایت کنند.

پیامدهای کشف برای جستجوی حیات در مریخ

این کشف پیامدهای عمیقی برای جستجوی حیات در مریخ دارد. وجود یک کانی که برای تشکیل آن به اکسیژن و دمای بالا نیاز است و همزمان آب تولید می‌کند، نشان می‌دهد که مریخ در گذشته احتمالاً فرآیندهای زمین‌شناختی و شیمیایی فعالتری داشته که می‌توانسته‌اند محیط‌های بالقوه قابل سکونت را ایجاد کنند. این امر به خصوص برای درک ما از شرایط اولیه مریخ و زمانی که تصور می‌شود آب مایع بر سطح آن وجود داشته، حیاتی است. این نوع کانی‌ها می‌توانند نشانه‌هایی از اکوسیستم‌های میکروبی باستانی را در خود حفظ کرده باشند.

فرضیه تشکیل این کانی از فعالیت آتشفشانی، به این معنی است که زیرسطح مریخ ممکن است منابع انرژی و مواد شیمیایی را که می‌توانند حیات را حمایت کنند، فراهم کرده باشد. در زمین، سیستم‌های هیدروترمال آتشفشانی زیر آبی یا زیرزمینی، محل‌های اصلی برای اکوسیستم‌های شیمی‌سنتتیک هستند که بدون نور خورشید و با تکیه بر واکنش‌های شیمیایی زنده می‌مانند. اگر چنین فرآیندهایی در مریخ نیز وجود داشته‌اند، احتمال یافتن نشانه‌های حیات باستانی در آنجا افزایش می‌یابد.

شناسایی دقیق این کانی و درک شرایط تشکیل آن، می‌تواند به برنامه‌ریزی دقیق‌تر ماموریت‌های آینده مریخ کمک کند. مریخ‌نوردها و مأموریت‌های بازگشت نمونه می‌توانند به طور خاص برای یافتن این کانی یا کانی‌های مرتبط و جمع‌آوری نمونه‌های دقیق‌تر از محیط‌های مشابه هدف‌گذاری شوند. این نمونه‌ها، پس از بازگشت به زمین، می‌توانند با ابزارهای پیشرفته‌تری تجزیه و تحلیل شوند تا جزئیات بیشتری درباره ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری و شرایط دقیق تشکیل آن‌ها به دست آید.

در نهایت، این کشف جدید بر این دیدگاه که مریخ سیاره‌ای ایستا و بی‌تغییر بوده، خط بطلان می‌کشد. در عوض، شواهد جمع‌آوری شده نشان می‌دهد که مریخ در طول تاریخ خود، سیاره‌ای پویا با فعالیت‌های زمین‌شناختی و شیمیایی چشمگیری بوده است. این پویایی، پتانسیل آن را برای میزبانی از حیات در گذشته افزایش می‌دهد و محققان را ترغیب می‌کند تا با نگاهی بازتر، به دنبال نشانه‌هایی از این گذشته پرتحول در هر گوشه از سیاره سرخ باشند. این یافته، گامی مهم در مسیر طولانی و پرچالش درک کامل تاریخ مریخ و جایگاه آن در جستجوی حیات فرازمینی است.

منبع: https://gizmodo.com/scientists-think-they-have-found-a-brand-new-mineral-on-mars-2000640335