الملخص:
تشير أحدث دراستين منشورتين في المجلة الأكاديمية الدولية Science Advances إلى أن القمر الجليدي إنسيلادوس التابع لكوكب زحل يُظهر احتمالًا أكثر تفاؤلاً في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض مما كان معترفًا به سابقًا. وكشفت الأبحاث أن عملية تكوين النفاثات الجليدية للقمر الصناعي تشبه نظام إعداد العينات الطبيعية، والذي يمكنه فصل وتركيز مكونات المحيط بشكل فعال، وبالتالي تقليل صعوبة اكتشاف المؤشرات الحيوية بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، أكدت تجارب المحاكاة المعملية بنجاح أن الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للميثان في أعماق البحار للأرض يمكنها البقاء على قيد الحياة والتمثيل الغذائي في محاكاة البيئات القلوية المتطرفة والظروف المقيدة للقمر إنسيلادوس.
يخفي إنسيلادوس محيطًا سائلًا عالميًا تحت سطحه المتجمد، ويرش أعمدة بخار الماء لمئات الكيلومترات في الفضاء عبر الصدع في القطب الجنوبي، مما يسمح للمركبات الفضائية بالتقاط عينات من المحيطات مباشرة دون الحفر عبر كيلومترات من الجليد الصلب. لقد مرت بعثات كاسيني السابقة عبر العمود عدة مرات، واكتشفت الأملاح والجزيئات العضوية وأدلة على النشاط الحراري المائي في قاع البحر.
في الدراسة الأولى التي أجراها فرانك بوستبيرج، عالم الكواكب في جامعة برلين الحرة، قام فريق دولي بدمج بيانات مراقبة كاسيني والفيزياء التجريبية والنماذج النظرية لاستعادة التغيرات الفيزيائية والكيميائية لجزيئات الجليد العمودي قبل انطلاقها. ووجدت الدراسة أنه عندما ترتفع قطرات الماء الصغيرة الناتجة عن انفجار الفقاعات على سطح المحيط مع بخار الماء الموجود في الشقوق الجليدية، فإنها لا تتجمد ككل على الفور. أثناء عملية التجميد التدريجي، سيتم فصل المواد المختلفة المذابة في مياه البحر فيزيائيًا وإثرائها، وسيتم توزيع الأملاح المختلفة (مثل كلوريد الصوديوم وكربونات الصوديوم) والمكونات العضوية بشكل غير متساو في مناطق مختلفة من قطرات الماء. تتسارع قطرات الماء هذه إلى آلاف الكيلومترات في الساعة في الشقوق وتصطدم بجدار الجليد وتتكسر إلى جزيئات يبلغ حجمها عدة ميكرونات، مما يجعل بعض جزيئات الجليد تحمل مكونات محددة أعلى بكثير من تركيز مياه البحر الأصلية.
وأشار الباحثون العلميون إلى أن آلية التركيز الطبيعية هذه لها أهمية كبيرة في البحث عن آثار الحياة. في حالة وجود حطام خلوي أو مادة ميكروبية في مياه البحر، فإن عمليات التجميد والتفتيت الصدمى ستؤدي أيضًا إلى فصلها وتركيزها بدرجة عالية في عدد صغير جدًا من جزيئات الجليد. وهذا يعني أن أجهزة الكشف المستقبلية لن تحتاج إلى تحليل عينة متوسطة مختلطة بشكل موحد، ولكنها ستكون قادرة على تحديد العلامات الحيوية الرئيسية بسهولة أكبر عن طريق المسح المباشر للجزيئات الفردية باستخدام تقنية الكشف الحالية. وقد أكدت اختبارات المحاكاة الأرضية السابقة ذات الصلة أن الأدوات التحليلية المخصصة المحمولة جواً قادرة تمامًا على اكتشاف المواد الميكروبية على مستوى الخلايا الموجودة في هذه الجزيئات المفردة.
وفي دراسة تجريبية أخرى أجرتها جامعة ميونيخ (LMU)، تحقق العلماء مما إذا كانت البيئة المحيطية للقمر إنسيلادوس تدعم بالفعل وظائف الحياة. يُعتقد أن محيط إنسيلادوس يتميز بقلوية عالية للغاية (درجة الحموضة من 10 إلى 11)، ومستويات منخفضة للغاية من الأكسجين، وتركيزات منخفضة للغاية من ثاني أكسيد الكربون المذاب. استعاد الباحثون بشكل كبير البيئة الكيميائية المائية الخاصة وعملية التفاعل بين الماء والصخور في المختبر، وأدخلوا عتائق من الينابيع الساخنة في أعماق البحار على الأرض - Methanothermococcus okinawensis. ولا تحتاج الكائنات الحية الدقيقة إلى ضوء الشمس والأكسجين، وتعتمد على الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون الناتج عن تفاعل الماء والصخر لإنتاج غاز الميثان للحصول على الطاقة.
تجاوزت النتائج التجريبية توقعات فريق البحث. في البداية، لم تكن الكائنات الحية الدقيقة قادرة على النمو في وسط قياسي ذي درجة حموضة عالية للغاية ونقص في ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، في محاكاة كاملة للبيئة الجيوكيميائية للقمر إنسيلادوس (بما في ذلك نظام إطلاق الهيدروجين من خلال التفاعل بين الماء والصخر)، نجحت السلالة في التكيف مع البيئة شديدة النقص في ثاني أكسيد الكربون، وحافظت على عملية التمثيل الغذائي، واستمرت في إنتاج الميثان. توفر التجربة دليلاً مباشرًا على أن أحد أقدم المسارات الأيضية على الأرض قادر تمامًا على العمل في البيئة القلوية الشديدة النموذجية لإنسيلادوس.
وخلص الباحثون إلى أن إنسيلادوس لا يحتوي فقط على الماء السائل، ومدخلات الطاقة الكيميائية من التفاعل بين الماء والصخور، والمواد العضوية الوفيرة، ولكن لديه أيضًا قنوات طبيعية تنقل بشكل مستمر العينات المخصبة عالية التركيز إلى الفضاء. توفر هذه النتائج إرشادات تقنية واضحة ودعمًا نظريًا لمهام الكشف عن الحياة في الفضاء السحيق المستقبلية على القمر إنسيلادوس.
التعليقات