این پژوهش، شواهد محکمی را برای پیش‌بینی بیش از یک دهه پیش پژوهشگران «دانشگاه کپنهاگ»(University of Copenhagen) ارائه می‌کند. این پیش‌بینی می‌تواند کلیدی برای درک چگونگی شکل‌گیری مولکول‌های آلی پایه حیات برای اولین بار روی زمین باشد.

در یک دهانه شهاب‌سنگ روی مریخ، یک ربات حرکت می‌کند و در حال حاضر احتمالا به جمع‌آوری نمونه‌های خاک با مته و بازوی رباتیک مشغول است. این ربات، مریخ‌نورد «کنجکاوی»(Curiosity) ناساست که نزدیک به ۱۲ سال در حال فعالیت روی مریخ به عنوان بازوی گسترده علم بوده و همچنان به اکتشافاتی ادامه می‌دهد که درک دانشمندان را از مریخ و زمین به چالش می‌کشند.

در سال‌های اخیر کشف مواد آلی رسوبی با ویژگی‌های خاص، کنجکاوی بسیاری از پژوهشگران را برانگیخته و آنها را شگفت‌زده کرده است. اگر مواد آلی با چنین ویژگی‌هایی روی زمین یافت شوند، معمولا نشانه‌ای از وجود ریزارگانیسم‌ها هستند اما می‌توانند نتیجه فرآیندهای غیر بیولوژیکی و شیمیایی نیز باشند. این یافته‌ها پژوهشگران را به تلاش برای یافتن یک پاسخ آشکار ترغیب کردند اما هیچ چیز درست به نظر نمی‌رسید.

اکتشاف در مریخ در واقع یک قطعه گمشده را برای پژوهشگران دانشگاه کپنهاگ و «موسسه فناوری توکیو»(TITech) فراهم کرد که همه چیز را در جای خود قرار داد.با نمونه‌های مریخ‌نورد کنجکاوی، پژوهش جدید می‌تواند همان طور که نظریه قدیمی پیش‌بینی کرده است، با اطمینان ثابت کند که خورشید میلیاردها سال پیش دی‌اکسید کربن را در جو مریخ تجزیه کرد و مونوکسید کربن حاصل‌شده به تدریج با سایر مواد شیمیایی موجود در اتمسفر واکنش نشان داد و مولکول‌های پیچیده را تولید کرد. در نتیجه، مواد آلی به مریخ ارائه شدند.

پروفسور «متیو جانسون»(Matthew Johnson) پژوهشگر گروه شیمی دانشگاه کپنهاگ گفت: این مولکول‌های پیچیده مبتنی بر کربن، پیش‌نیاز زندگی هستند و می‌توان گفت که عناصر سازنده زندگی به شمار می‌روند. این کمی شبیه به بحث قدیمی است که در مورد اول بودن مرغ یا تخم مرغ مطرح می‌شود. ما در این پژوهش نشان داده‌ایم که مواد آلی یافت‌شده در مریخ از طریق واکنش‌های فتوشیمیایی اتمسفر و بدون وجود حیات تشکیل شده‌اند. این پیش‌نیاز زندگی است. هنوز باید مشخص شود که آیا این مواد آلی، حیات را در سیاره سرخ شکل داده‌اند یا خیر.

جانسون ادامه داد: علاوه بر این، از آنجا که زمین، مریخ و زهره مدت‌ها پیش وقتی فرآیند فتولیز انجام شد، اتمسفرهای غنی از دی‌اکسید کربن بسیار مشابهی داشتند، این موضوع می‌تواند برای درک ما درباره چگونگی آغاز حیات روی زمین نیز مهم باشد.

فتولیز به این معناست که پرتوهای فرابنفش خورشید، انرژی مولکول‌ها را برای انجام دادن یک تبدیل شیمیایی فراهم می‌کنند. براساس یافته‌های این پژوهش، این اتفاق در جو مریخ رخ داده است و در آنجا ۲۰ درصد از مولکول‌های دی‌اکسید کربن به اکسیژن و مونوکسید کربن تجزیه شده‌اند.

جانسون و همکارانش در پژوهش پیشین خود نشان دادند که دی‌اکسید کربن حاوی ایزوتوپ کربن-۱۲ سریع‌تر از ایزوتوپ سنگین‌تر کربن-۱۳ فوتولیز می‌شود. ۱۲ سال پیش جانسون و دو همکارش از شبیه‌سازی‌های مبتنی بر مکانیک کوانتومی استفاده کردند تا مشخص کنند وقتی یک اتمسفر غنی از دی‌اکسید کربن طی فرآیند فوتولیز در معرض نور فرابنفش خورشید قرار می‌گیرد، چه اتفاقی رخ می‌دهد.

در مریخ حدود ۲۰ درصد از دی‌اکسید کربن به اکسیژن و مونوکسید کربن تجزیه می‌شود اما کربن دو ایزوتوپ پایدار به نام کربن ۱۲ و کربن ۱۳ دارد. معمولا به ازای یک کربن ۱۳، ۹۹ کربن ۱۲ وجود دارد اما فتولیز برای کربن ۱۲ که سبک‌تر است، سریع‌تر عمل می‌کند. بنابراین مونوکسید کربن تولید شده طی فرآیند فتولیز، کربن ۱۳ کمتر و دی‌اکسید کربن بیشتری دارد.

به همین دلیل، جانسون و همکارانش توانستند پیش‌بینی‌های بسیار دقیقی را درباره نسبت ایزوتوپ‌های کربن پس از فوتولیز انجام دهند و این به آنها دو اثر انگشت متمایز داد که یکی از آنها سالها پیش در نمونه مریخی متفاوتی شناسایی شد.

پژوهش جدید، داده‌های دو نمونه را به هم مرتبط کرده است که پژوهشگران معتقدند منشا یکسانی را در دوران کودکی مریخ داشته‌اند اما در فاصله بیش از ۵۰ میلیون کیلومتری از هم یافت شده‌اند. جانسون گفت: هیچ راه دیگری برای توضیح دادن کاهش کربن ۱۳ در مواد آلی و غنی شدن آن در شهاب‌سنگ مریخی وجود ندارد.

جانسون و گروهش امیدوارند همین شواهد ایزوتوپی را روی زمین نیز بیابند اما این هنوز اتفاق نیفتاده و می‌تواند یک چالش بسیار بزرگ‌تر باشد زیرا توسعه زمین‌شناسی ما، سطح سیاره را در مقایسه با مریخ به طور قابل توجهی تغییر داده است.این پژوهش در مجله «Nature Geoscience» به چاپ رسید.

بهار نیوز