سیستم‌های هیدروترمال اسید-سولفات (acid-sulfate hydrothermal systems) گذشته در مریخ توانایی خود را برای میزبانی حیات برای میلیاردها سال نشان داده‌اند. یکی از روش‌های تجزیه و تحلیل این سیستم‌ها، مطالعه محیط‌های آنالوگ روی زمین است. برای ارزیابی پتانسیل اخترزیست‌شناسی سیستم‌های هیدروترمال اسید-سولفات مریخ، محققان نمونه‌های جمع‌آوری شده از دریاچه دهانه آتشفشان فعال پواس (Poás) در سال‌های ۲۰۱۳ و ۲۰۱۷ را بررسی کردند.

دریاچه دهانه این سیستم هیدروترمال آتشفشان پواس در کاستاریکا یکی از سخت‌ترین مکان‌ها برای زیست روی کره زمین است. این مکان دارای آب فوق اسیدی، مملو از فلزات سمی و دمایی تقریبا تا نزدیک دمای جوش است و دارای نوسانات pH از ۰.۸۷- تا ۱.۵ بوده و طیف وسیعی از مواد شیمیایی در آنجا یافت می‌شود و پتانسیل اکسایش-کاهش داشته و فوران‌های مکرر آب آزاد به آب‌ماگمایی رخ می‌دهد. علاوه بر این، "فوران‌های آب‌ماگمایی" مکرر باعث انفجار بخار، خاکستر و سنگ می‌شود.

فوران آب‌ماگمایی (Phreatomagmatic eruption) نوعی فوران آتشفشانی است که نتیجه کنش و واکنش بین آب و ماگما است. این نوع فوران با فوران ماگمایی و فوران آب‌اشباعی متفاوت است. محصول فوران آب‌ماگمایی نیز بر خلاف فوران آب‌اشباعی ذره‌های آواری جوان است. وجود ذرات آب‌ماگمایی و ماگمایی در فوران‌های آتشفشانی بزرگ بسیار رایج است.

علی‌رغم چنین فوران‌های مرگباری، محیط‌های هیدروترمال احتمالا از آن دسته مکان‌هایی هستند که نخستین اشکال حیات در زمین در آنجا شکل گرفته است و اگر تا به حال حیات در محیط‌های هیدروترمال وجود داشته، احتمالا در مریخ نیز وجود داشته است. فراتر از کشف چگونگی امکان حیات در این شرایط سخت، مطالعه این میکروب‌ها سرنخ‌هایی در مورد اینکه آیا اصلا حیات وجود داشته و اگر داشته چگونه ممکن است حیات در مریخ وجود داشته باشد، ارائه می‌دهد.

"جاستین وانگ" (Justin Wang)، نویسنده ارشد این مطالعه از دانشگاه کلرادو گفت: یکی از یافته‌های کلیدی ما در این مطالعه این است که در این دریاچه آتشفشانی، ما فقط چند نوع میکروارگانیسم را شناسایی کردیم، اما راه‌های بالقوه زیادی برای بقای آنها وجود داشته است. ما معتقدیم که آنها این کار را با زنده ماندن در حاشیه دریاچه هنگام وقوع فوران انجام می‌دهند. این زمانی است که داشتن یک طیف نسبتا وسیعی از ژن‌ها مفید خواهد بود.

این همکاری میان‌رشته‌ای کنونی به ادامه مطالعه قبلی که از سال ۲۰۱۳ آغاز شد، پرداخته است. در آن زمان، محققان دریافتند که فقط یک گونه میکروبی از جنس " اسیدی‌فیلیوم" (Acidiphilium) در دریاچه آتشفشانی پائوس آمده است. نمونه‌های ۲۰۱۷ حاوی تنوع بیشتری از باکتری‌ها بود.

سؤال اصلی حاصل از این یافته‌ها این است که چرا جامعه میکروبی به روش‌های زیادی برای تولید انرژی نیاز دارد، در حالی که منبع انرژی اساسا نامحدود (گوگرد، در بسیاری از حالت‌های اکسیداسیون) وجود دارد؟ از طریق توالی‌یابی دی.ان.ای نمونه‌های دریاچه، محققان تایید کردند که باکتری‌ها دارای طیف گسترده‌ای از قابلیت‌های بیوشیمیایی برای کمک به آنها برای تحمل شرایط شدید و پویا هستند. اینها شامل مسیرهایی برای ایجاد انرژی با استفاده از گوگرد، آهن، آرسنیک، تثبیت کربن (مانند گیاهان)، قندهای ساده و پیچیده و گرانول‌های بیوپلاستیک (که میکروارگانیسم‌ها می‌توانند به عنوان انرژی و ذخایر کربن در هنگام استرس یا گرسنگی ایجاد کنند و از آنها استفاده کنند) بود.

"وانگ" می‌گوید: ما ژن‌های بسیاری شناسایی کردیم که با توجه به تنوع زیستی کم دریاچه، انتظار این تعداد را نداشتیم. این کاملا غافلگیرکننده بود. علیرغم محیطی که اغلب کشنده است، سیستم‌های هیدروترمال بیشتر عناصر کلیدی برای تکامل حیات از جمله گرما، آب و انرژی را فراهم می‌کنند. به همین دلیل است که نظریه‌های پیشرو برای زمین و مریخ بر این مکان‌ها تمرکز می‌کنند.

"وانگ" در انتها افزود: نتایج مطالعه ما ساختاری جدید برای درک چگونگی وجود حیات زمینی در محیط‌های هیدروترمال مریخ فراهم می‌کند. اما اینکه آیا تا به حال حیات در مریخ وجود داشته است و آیا شبیه میکروارگانیسم‌هایی است که ما در اینجا داریم یا نه، هنوز یک سؤال بزرگ است. ما امیدواریم که تحقیقات ما را به سمت جستجوی نشانه‌های حیات در این محیط‌ها هدایت کند. به عنوان مثال، در لبه دهانه "جیزرو" نشانه‌های خوبی وجود دارد. دهانه "جیزرو" مکانی است که مریخ‌نورد استقامت ناسا در سال ۲۰۲۱ در نزدیکی آن فرود آمد.
مریخ‌نورد استقامت در سال ۲۰۲۱ در دهانه ۴۵ کیلومتری جیزرو فرود آمد. دانشمندان این ماموریت باور دارند که میلیاردها سال پیش، این دهانه یک دریاچه و دلتای یک رودخانه را در خود جای داده بوده است و به همین دلیل این ناحیه به مکانی مناسب برای نمونه‌برداری و جستجوی نشانه‌های بالقوه حیات باستانی تبدیل شده است.

بهار نیوز