نگاهی به تشابه روش‌های جستجوی حیات در مریخ و زمین

پژوهش برای یافتن حیات در مریخ همچنان ادامه دارد. مریخ‌نورد کیوراسیتی ناسا، به‌دنبال موادی آلی در قسمت پایینی جایی از مریخ است که قبلا دریاچه بوده است. ماده‌ی آلی می‌تواند بخشی از زندگی بیگانگانی باشد که قبلا در مریخ زندگی می‌کرده‌اند یا اینکه یک منشأ غیرزیستی داشته باشد. کربن یافت‌شده می‌تواند منبع غذایی هر موجود زنده‌ای در اطراف آنجا هم باشد.

چنین کشفی، فرضیه‌ی وجود حیات فرازمینی را پیچیده‌تر از قبل کرد. وقتی کار کشف را تنها با دستگاهی به‌اندازه‌ی یک خودرو شروع می‌کنید، باید بدانید که تمرکزتان را دقیقا صرف چه جاهایی کنید. بهترین مکان‌ها برای یافتن پاسخ سوالات، همان مکان‌هایی هستند که ما روی زمین برای یافتن میکروارگانیسم‌های فسیل‌شده سراغ آنها می‌رویم. البته چنین کاری پیچیدگی‌های خودش را دارد؛ چون اندازه‌گیری و بررسی فسیل‌ها در اندازه‌های بسیار کوچک میکرونی (یعنی یک‌میلیونم متر) صورت می‌گیرد.

مریخ‌نورد ناسا به‌دنبال سنگ‌های رسوبی نزدیک آب است، همان‌طور که در آخرین اکتشاف خودش از آنها استفاده کرد. درواقع چنین کاری به‌خاطر این است که طبق جدیدترین دیدگاه‌های زمین‌شناختی، بهترین کار برای کشف، استفاده از همین سنگ‌های رسوبی نزدیک آب است. با این حال، نوع سنگی که باید اولویت کار کشف قرار بگیرد هنوز مشخص نیست و بحث‌هایی پیرامون آن مطرح است. سوال اینجاست که اسرار دنیای باستانی ما چیست؟ تخته‌سنگ‌ها و فسیل‌های سیاره‌ی زمین نزدیک‌ترین منابع به ما برای اکتشافات و رخدادهای زمانی هستند.

زمین‌شناسان حدود یک قرن یا شاید بیشتر است که روی نوعی سنگ به‌نام استروماتولیت  تمرکز دارند. آنها ساعت‌ها وقت خود را صرف یافتن این نوع سنگ‌ها در مکان‌های عجیب‌وغریب می‌کنند. استروماتولیت معمولا در آب‌های کم‌عمق تشکیل می‌شوند و لایه‌بندی آنها میلی‌متری است. بسیاری از آنها، بدون شک توسط لایه‌های میکروبی نازکی به‌ نام زیست‌لایه ساخته می‌شوند، اما خوشبختانه ساخته شدن چنین سنگ‌هایی تنها یک علت ندارد و از طرفی همه‌ی آنها هم حاوی میکروب‌ نیستند.

اخیرا زمین‌شناسان به انواع دیگری از سنگ‌ها علاقه‌مند شده‌اند که از میان آنها می‌توان به دودکش‌های سیاه (black smoker) لوله‌ای شکل اشاره کرد. چنین سنگ‌هایی از خارج شدن آب‌های گرمابی داغ از پوسته‌ی زمین در اعماق دریاها به‌وجود می‌آیند. بررسی و آزمایش ترکیبات دودکش‌مانند این نوع سنگ‌ها بسیار راحت‌تر است. چنین سنگ‌هایی معمولا در دریاچه‌های قلیایی سراسر دنیا پیدا می‌شوند.

یکی از مکان‌های کره‌ی زمین که چنین رخدادی در آن اتفاق می‌افتد، مونو لیک در کالیفرنیاست. مونو لیک یک منطقه‌ی عظیم و بسیار زیبا است که با صدها کیلومتر آب در شمال لس‌آنجلس و در غرب رشته کوه‌های سیرا نوادا قرار دارد. یک تیم پژوهشی در اکتبر ۲۰۱۴ از پارک ایالتی کالیفرنیا اجازه‌ی بررسی و نمونه‌گیری از برخی از دودکش‌های کلسیم کربنات آنجا را گرفت. 

سنگ‌هایی که بین دو تا سه متر ارتفاع داشتند، از نظر زمین‌شناسی جوان بودند و معمولا تنها ده‌ها هزار سال عمر داشتند. اما از آنجایی که چنین سنگ‌هایی ابتدا در سال ۱۸۸۹ توسط راسل، زمین‌شناس معروف آمریکایی توصیف شده بودند، آزمایشگاه فوق‌العاده‌ای برای دانشمندانی بودند که می‌خواستند چگونگی تشکیل چنین ساختارهایی را بررسی کنند.

زمین‌شناسان قبل از بازدید از منطقه، به چند دسته تقسیم می‌شدند. طبق گفته گروهی از آنها، سنگ‌ها هیچ رابطه‌ای با میکروب‌ها ندارند، بلکه از طریق آب‌های چشمه‌ی پر از کلسیمی که با دریاچه‌های قلیایی ارتباط دارند و سرشار از یون‌های کربنات هستند، تشکیل می‌شوند.

این تیم تحقیقاتی پس از رسیدن به مونو لیک به دو دسته تقسیم شد: گروه اول با یک قایق تحقیقاتی به‌دنبال دودکش‌های زیرین دریاچه می‌گشتند؛ گروه دوم نیز برج‌های طوفای معروف بیرون‌آمده از نزدیکی سواحل دریاچه را مورد بررسی قرار دادند. 

گروه اول به‌خاطر شور بودن آب به مشکلات زیادی برخورد کرد. اما گروه دوم با کمک فرد ماهر آن منطقه، دیو مارکوارت، پیشرفت‌هایی داشت. گروه اول به‌خاطر برخوردن با مشکل به گروه دوم زنگ زد و تقاضای کمک کرد تا آنها با استفاده از وسیله‌ای، قایق را از آب بیرون بکشند.

یکی از مکان‌هایی که گروه دوم از آنجا بازدید کرد، باغ پشتی شمال غربی دریاچه بود. سنگ‌های آنجا بخشی از دودکش‌های باستانی تشکیل‌شده در سراسر گسل‌های تکتونیکی بودند. پس از بررسی مشخصات اولیه سنگ‌ها مشخص شد که آنها از میکروب‌ها ساخته شده‌اند، ولی برای اطمینان باید آنها را به آزمایشگاه فرستاده می‌شدند.

دانشمندان با استفاده از یک میکروسکوپ نوری توانستند ساختارهای تیره و رشته‌مانندی را در سنگ‌ها مشاهده کنند. چنین رشته‌هایی درواقع میلیون‌ها سیانوباکتر فوتوسنتزی فسیل‌ شده بودند که زمانی در اطراف آب‌های چشمه در کف دریاچه حضور داشته‌اند.

پژوهشگران برای اینکه بدانند آیا میکروب‌ها نقشی کلیدی در ساختن دودکش‌ها بازی می‌کنند یا نه، نمونه‌ها را به استرالیا فرستادند. مشخص شد که وصله‌هایی از کربن و نیتروژن در تکه‌های سیانوباکترهای فسیل‌شده قرار دارند. چنین ساختارهایی، کلسیم را به دام می‌اندازند و هنگامی که ساختار کلی شکسته می‌شود، کلسیم کربنات به‌وجود می‌آید و هر سلول مرده و زنده‌ای را در سنگ دفن می‌کند.

طبق یافته‌های این پژوهش، ساختارهای لجنی میکروبی این‌چنینی از طرق مختلفی بافت سنگ را تخت تأثیر قرار می‌دهد: دانه‌های کوارتز و آلومینوسیلیکات‌ها هم در آنجا به‌ دام می‌افتند. طبق یافته‌ی ما، سیانوباکترها، ساختارهای لوله‌ای شکلی در اطراف آب‌های چشمه‌ی مونو لیک را در زمان‌های گذشته تشکیل می‌دادند؛ شاید اکثر دودکش‌های مونو لیک توسط سیانوباکترها تولید شده باشد؛ البته ممکن است نمونه‌هایی از گفته‌های گروه ژئوشیمی‌دان‌های خالص هم در آنجا یافت شود. طبق چنین یافته‌هایی، می‌توان از سنگ‌ها و ترکیبات آنها برای بررسی هدف بزرگتری در زندگی فرازمینی استفاده کرد.

سنگ‌های کلسیتی همچنین این مزیت را دارند که از نظر زمین‌شناسی کاملا پایدار باقی بمانند. به‌عبارت دیگر، فسیل‌ها می‌توانند برای مدت‌های طولانی (صدها میلیون و حتی میلیاردها سال) دست‌نخورده باقی بمانند و حفظ شوند.