آیا ما مریخی هستیم؟ شاید حیات روی زمین در سیاره سرخ آغاز شده باشد

خلاصه مقاله:

• دانشمندان هنوز نمی‌دانند دقیقاً کدام واکنش‌های شیمیایی باعث شکل‌گیری نخستین حیات روی زمین شد و نخستین موجودات زنده چه زمانی پدیدار شدند. فرضیه‌ای جذاب می‌گوید ممکن است حیات از مریخ و از طریق شهاب‌سنگ‌ها به زمین منتقل شده باشد، اگرچه این نظریه محبوب‌ترین دیدگاه نیست.
• مریخ اولیه شرایطی شبیه زمین داشت؛ جوی محافظ، آب مایع و فعالیت زمین‌گرمایی می‌توانستند محیط مناسبی برای ظهور حیات فراهم کنند. برخورد سیاره‌ای به‌اندازه مریخ با زمین حدود ۴٫۵۱ میلیارد سال پیش رخ داد و اگر حیات قبل از آن شکل گرفته بود، نابود می‌شد؛ اما مریخ احتمالاً این رخداد را تجربه نکرد و حیات می‌توانست برای میلیون‌ها سال ادامه یابد.
• لوکا، نخستین نیای مشترک جهانی، حدود ۴٫۲ میلیارد سال پیش می‌زیسته و در محیط‌هایی مانند چشمه‌های آب‌گرم یا دهانه‌های آب‌گرم دریایی کم‌عمق زندگی می‌کرده است. بااین‌حال، احتمال زنده‌ماندن میکروب‌ها در سفر از مریخ به زمین بسیار کم و این پرسش باقی است که اگر حیات مریخی وجود داشته، چرا طی چهار میلیارد سال بعد از زمین به سایر بخش‌های منظومه شمسی گسترش نیافته است.

حیات روی زمین چگونه آغاز شد؟ هرچند دانشمندان نظریه‌هایی در این باره دارند، هنوز به‌طور کامل نمی‌دانند دقیقاً کدام واکنش‌های شیمیایی‌ به پیدایش فرآیندهای زیستی انجامیده یا نخستین اشکال ابتدایی حیات چه زمانی پدیدار شده‌اند.

اما اگر حیات زمین اصلاً از این‌جا آغاز نشده باشد و در عوض، از طریق شهاب‌سنگ‌هایی از مریخ به زمین رسیده باشد چه؟ این دیدگاه محبوب‌ترین نظریه درباره منشأ حیات نیست، اما همچنان فرضیه‌ای جذاب به شمار می‌رود.

زمان‌بندی عامل کلیدی است. مریخ حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش شکل گرفت، در حالی‌ که زمین کمی جوان‌تر و حدود ۴٫۵۴ میلیارد سال قدمت دارد. سطح هر دو سیاره در آغاز مذاب بود و سپس به‌تدریج سرد و جامد شد.

شان جردن، استادیار شیمی در دانشگاه دوبلین می‌گوید از دیدگاه تئوری، ممکن است حیات مدت کوتاهی پس از شکل‌گیری، به‌طور مستقل هم روی زمین و هم روی مریخ پدید آمده باشد. هرچند سطح مریخِ امروزی احتمالاً برای حیاتی که ما می‌شناسیم سکونت‌ناپذیر است، مریخ اولیه به‌احتمال زیاد شرایطی مشابه زمینِ اولیه داشته است.

به نظر می‌رسد مریخِ آغازین دارای جوی محافظ و آب مایع به شکل اقیانوس‌ها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها بوده است. همچنین ممکن است از نظر زمین‌گرمایی فعال بوده باشد؛ با چاه‌های گرمابی و چشمه‌های داغ فراوان که می‌توانستند شرایط لازم برای پدید آمدن حیات را فراهم کنند.

بااین‌حال، حدود ۴٫۵۱ میلیارد سال پیش، سیاره‌ای سنگی به‌اندازه مریخ به نام تیا با زمینِ اولیه برخورد کرد. این برخورد باعث شد هر دو جرم با هم ذوب و سپس از هم جدا شوند و زمین و ماهِ امروزی را شکل دهند. اگر حیات پیش از این رویداد آغاز شده بود، بی‌تردید از آن جان سالم به در نمی‌برد.

مریخ اما احتمالاً چنین رویداد ذوب‌شدنِ سراسری‌ را تجربه نکرده است. سیاره سرخ در دوران خشن آغازین منظومه شمسی برخوردهای زیادی را از سر گذراند، اما شواهد نشان می‌دهد هیچ‌کدام از آن‌ها آن‌قدر بزرگ نبوده‌اند که کل سیاره را کاملاً نابود کنند و حتی برخی نواحی می‌توانسته‌اند نسبتاً پایدار باقی بمانند.

بنابراین اگر حیات اندکی پس از شکل‌گیری مریخ، حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش، روی این سیاره پدید آمده باشد، ممکن بوده دست‌کم برای نیم‌میلیارد سال بدون وقفه‌های بزرگ به تکامل خود ادامه دهد. پس از این دوره، میدان مغناطیسی مریخ فروپاشید و این رویداد آغاز پایان زیست‌پذیری مریخ بود. جو محافظ سیاره از میان رفت و سطح آن در معرض دماهای یخبندان و تابش‌های یون‌سازِ فضا قرار گرفت.

اما درباره زمین چه می‌دانیم؟ حیات چه مدت پس از برخوردی که به شکل‌گیری ماه انجامید، پدیدار شد؟ دنبال‌کردن شاخه‌های درخت حیات تا ریشه آن، ما را به جانداری می‌رساند که به اختصار لوکا نامیده می‌شود (به معنای آخرین نیای مشترک جهانی). لوکا همان گونه میکروبی است که تمام حیات امروزی از آن منشأ گرفته است.

پژوهشگران با استفاده از داده‌های ژنتیکی و سوابق فسیلیِ نخستین اشکال حیات روی زمین، ویژگی‌های لوکا را بازسازی کرده‌اند. بر اساس این پژوهش، لوکا حدود ۴٫۲ میلیارد سال پیش یعنی زمانی زودتر از برخی برآوردهای پیشین می‌زیست.

لوکا نخستین جاندار روی زمین نبود، بلکه یکی از چندین گونه میکروبی محسوب می‌شد که در آن دوره به‌طور هم‌زمان روی سیاره ما زندگی می‌کرد. این میکروب‌ها با یکدیگر رقابت می‌کردند، همکاری داشتند، با شرایط سخت محیطی کنار می‌آمدند و هم‌زمان در برابر حملات ویروس‌ها نیز از خود دفاع می‌کردند.

اگر حدود ۴٫۲ میلیارد سال پیش، روی زمین اکوسیستم‌های کوچک اما نسبتاً پیچیده وجود داشته‌اند، پس حیات باید پیش از آن آغاز شده باشد. اما این آغاز دقیقاً چه زمانی بوده است؟

برآورد جدید سن لوکا نشان می‌دهد که او حدود ۳۶۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری زمین و ۲۹۰ میلیون سال پس از برخوردی که ماه را شکل داد، می‌زیست. آنچه می‌دانیم این است که طی این ۲۹۰ میلیون سال، فرآیندهای شیمیایی به پیدایش حیات منجر شدند.

سؤال این است: آیا این بازه زمانی کافی بوده تا حیات روی زمین پدید آید و به اندازه‌ای گسترش یابد که اکوسیستم‌هایی مانند آنچه در زمان لوکا وجود داشت، شکل بگیرد؟

فرضیه منشأ مریخی برای حیات زمین، این پرسش را از اعتبار می‌اندازد. طبق این ایده، میکروب‌های مریخی می‌توانسته‌اند از طریق شهاب‌سنگ‌ها به زمین برسند و درست پس از شکل‌گیری ماه از شرایط مساعد برای زندگی بهره ببرند. این زمان‌بندی برای این نظریه مناسب به نظر می‌رسد، اما ۲۹۰ میلیون سال به‌ اندازه‌ای طولانی است تا واکنش‌های شیمیایی نخستین موجودات زنده را روی زمین شکل دهد و سپس حیات گسترش یافته و پیچیده شود.

ژنوم بازسازی‌شده لوکا نشان می‌دهد که او می‌توانسته از هیدروژن مولکولی یا مولکول‌های آلی ساده به‌عنوان منبع غذایی استفاده کند. همراه با شواهد دیگر، این موضوع نشان می‌دهد که زیستگاه لوکا سیستم دهانه‌های گرمابی دریایی کم‌عمق یا چشمه آب گرم زمین‌گرمایی بوده است. باور فعلی در حوزه منشأ حیات این است که چنین محیط‌هایی در زمین اولیه شرایط لازم برای ظهور حیات از شیمی غیرزنده را فراهم می‌کرده‌اند.

لوکا همچنین دارای سازوکارهای بیوشیمیایی بود که می‌توانست آن را در برابر دماهای بالا و تابش فرابنفش که در محیط‌های زمین اولیه تهدیدی واقعی بودند، محافظت کند. گرچه، معلوم نیست که موجودات زنده اولیه می‌توانستند سفر از مریخ به زمین را زنده بگذرانند یا خیر. همچنین در ژنوم لوکا هیچ نشانه‌ای وجود ندارد که نشان دهد او به‌طور ویژه برای تحمل شرایط فضا سازگاری داشته است.

میکروارگانیسم‌ها برای رسیدن به زمین، باید ابتدا برخورد شدید روی سطح مریخ را تاب می‌آوردند، سپس با سرعت بالا از جو مریخ پرتاب می‌شدند و در طول سفر در خلأ فضا، حداقل حدود یک سال در معرض پرتوهای کیهانی قرار می‌گرفتند. بعد از آن، می‌بایست ورود با دمای بالا به جو زمین و برخورد نهایی با سطح را نیز تحمل می‌کردند. این آخرین رویداد، ممکن است میکروب‌ها را در محیطی قرار داده باشد که حتی به‌طور نسبی با آن سازگار نبوده‌اند.

جردن باور دارد که احتمال رخ‌دادن تمام این مراحل بسیار کم است. هرچقدر هم انتقال از شیمی به زیست‌شناسی دشوار به نظر برسد، باز هم احتمالش بیشتر از این است که این انتقال روی مریخ رخ دهد، موجودات زنده سفر طولانی به زمین را طی کنند و سپس خود را با سیاره‌ای کاملاً جدید تطبیق دهند.

مطالعات درباره امکان زنده‌ماندن میکروارگانیسم‌ها در سفر بین سیاره‌ها انجام شده است. تاکنون مشخص شده که تنها سخت‌جان‌ترین میکروب‌ها می‌توانند سفر بین مریخ و زمین را تحمل کنند؛ گونه‌هایی که در برابر آسیب پرتوها مقاوم‌اند و قادر به زنده ماندن در شرایط خشک با تولید اسپور هستند.

مریم صفدری

دانشمندان خزه‌ها را ۹ ماه در بیرون ایستگاه فضایی رها کردند؛ نتیجه شگفت‌انگیز بود

مطالعه '3

بااین‌حال، شاید اگر جمعیتی از میکروب‌ها در داخل یک شهاب‌سنگ بزرگ محبوس شوند، می‌توانند از اکثر شرایط سخت فضا محافظت شوند. برخی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نیز این ایده را پشتیبانی می‌کنند و آزمایش‌های بیشتر در آزمایشگاه برای بررسی آن در حال انجام است.

فرضه حیات مریخی سؤال دیگری نیز مطرح می‌کند: اگر حیات در ۵۰۰ میلیون سال اول تشکیل منظومه شمسی از مریخ به زمین رسیده باشد، چرا طی چهار میلیارد سال بعدی از زمین به باقی نقاط منظومه شمسی گسترش نیافت؟ شاید در نهایت، ما مریخی نباشیم.