محققانی که در حال تجزیه و تحلیل سنگ پودر شده در مریخ‌نورد کنجکاوی ناسا هستند، بزرگترین ترکیبات آلی را تا به امروز در سیاره سرخ یافته‌اند. این یافته، که روز دوشنبه در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد، نشان می‌دهد که شیمی پیش‌زیستی ممکن است در مریخ پیشرفته‌تر از آنچه قبلاً مشاهده شده باشد.
دانشمندان یک نمونه سنگ موجود را در آزمایشگاه کوچک تجزیه و تحلیل نمونه در مریخ (SAM) کنجکاوی بررسی کردند و مولکول‌های دکان، آندکان و دودکان را یافتند. این ترکیبات، که به ترتیب از ۱۰، ۱۱ و ۱۲ کربن تشکیل شده‌اند، به نظر می‌رسد قطعاتی از اسیدهای چرب باشند که در نمونه حفظ شده‌اند. اسیدهای چرب از جمله مولکول‌های آلی هستند که در زمین، بلوک‌های ساختمانی شیمیایی حیات هستند.
موجودات زنده اسیدهای چرب را برای کمک به تشکیل غشای سلولی و انجام عملکردهای مختلف دیگر تولید می‌کنند. اما اسیدهای چرب همچنین می‌توانند بدون وجود حیات، از طریق واکنش‌های شیمیایی ناشی از فرآیندهای مختلف زمین‌شناسی، از جمله تعامل آب با مواد معدنی در دریچه‌های گرمابی، ساخته شوند.
در حالی که هیچ راهی برای تأیید منبع مولکول‌های شناسایی شده وجود ندارد، یافتن آن‌ها به طور کلی برای تیم علمی کنجکاوی به چند دلیل هیجان‌انگیز است.
دانشمندان کنجکاوی قبلاً مولکول‌های آلی کوچک و ساده‌ای را در مریخ کشف کرده بودند، اما یافتن این ترکیبات بزرگتر اولین مدرک را ارائه می‌دهد که شیمی آلی به سمت نوع پیچیدگی مورد نیاز برای منشاء حیات در مریخ پیشرفت کرده است.
مطالعه جدید همچنین شانس اینکه مولکول‌های آلی بزرگ که فقط در حضور حیات ساخته می‌شوند، که به عنوان "زیست‌نشانه‌ها" شناخته می‌شوند، می‌توانند در مریخ حفظ شوند را افزایش می‌دهد و نگرانی‌ها را در مورد اینکه چنین ترکیباتی پس از ده‌ها میلیون سال قرار گرفتن در معرض تشعشعات شدید و اکسیداسیون از بین می‌روند، کاهش می‌دهد.
دانشمندان می‌گویند این یافته برای برنامه‌های آوردن نمونه‌هایی از مریخ به زمین برای تجزیه و تحلیل آن‌ها با پیشرفته‌ترین ابزارهای موجود در اینجا، نویدبخش است.
کارولین فریسینه، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشمند تحقیقاتی در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه در آزمایشگاه مشاهدات جو و فضا در گیانکور فرانسه، گفت: "مطالعه ما ثابت می‌کند که حتی امروزه نیز با تجزیه و تحلیل نمونه‌های مریخ می‌توانیم نشانه‌های شیمیایی حیات گذشته را در صورت وجود در مریخ، شناسایی کنیم."
در سال ۲۰۱۵، فریسینه تیمی را رهبری کرد که برای اولین بار، مولکول‌های آلی مریخی را به طور قطعی در همان نمونه‌ای که برای مطالعه فعلی استفاده شد، شناسایی کرد. این نمونه که با نام مستعار "کامبرلند" شناخته می‌شود، بارها با استفاده از تکنیک‌های مختلف با SAM تجزیه و تحلیل شده است.
کنجکاوی نمونه کامبرلند را در ماه مه ۲۰۱۳ از منطقه‌ای در دهانه گیل مریخ به نام "خلیج یلونایف" حفاری کرد. دانشمندان آنقدر مجذوب خلیج یلونایف شدند که شبیه بستر دریاچه باستانی بود، مریخ‌نورد را قبل از رفتن به سمت مخالف به مقصد اصلی خود، کوه شارپ، که از کف دهانه بالا می‌آید، به آنجا فرستادند.
این انحراف ارزشش را داشت: کامبرلند مملو از سرنخ‌های شیمیایی وسوسه‌انگیز از گذشته ۳.۷ میلیارد ساله دهانه گیل است. دانشمندان قبلاً دریافته‌اند که این نمونه سرشار از مواد معدنی رسی است که در آب تشکیل می‌شوند. دارای گوگرد فراوان است که می‌تواند به حفظ مولکول‌های آلی کمک کند. کامبرلند همچنین دارای نیترات‌های زیادی است که در زمین برای سلامت گیاهان و حیوانات ضروری هستند و متان ساخته شده با نوعی کربن که در زمین با فرآیندهای بیولوژیکی مرتبط است.
شاید مهمتر از همه، دانشمندان تعیین کردند که خلیج یلونایف در واقع محل یک دریاچه باستانی بوده است و محیطی را فراهم می‌کند که می‌تواند مولکول‌های آلی را متمرکز کرده و آن‌ها را در سنگ رسوبی ریزدانه‌ای به نام سنگ گِل حفظ کند.
دانیل گلاوین، دانشمند ارشد بازگشت نمونه در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت، مریلند، و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: "شواهدی وجود دارد مبنی بر اینکه آب مایع برای میلیون‌ها سال و احتمالاً خیلی بیشتر در دهانه گیل وجود داشته است، که به این معنی است که زمان کافی برای وقوع شیمی تشکیل حیات در این محیط‌های دریاچه‌ای دهانه در مریخ وجود داشته است."
کشف اخیر ترکیبات آلی یک عارضه جانبی یک آزمایش نامرتبط برای بررسی کامبرلند برای علائم آمینو اسیدها بود که بلوک‌های ساختمانی پروتئین هستند. پس از دو بار گرم کردن نمونه در اجاق SAM و سپس اندازه‌گیری جرم مولکول‌های آزاد شده، تیم هیچ مدرکی از آمینو اسیدها مشاهده نکرد. اما آن‌ها متوجه شدند که این نمونه مقادیر کمی دکان، آندکان و دودکان آزاد می‌کند.
از آنجایی که این ترکیبات می‌توانسته‌اند در طول گرمایش از مولکول‌های بزرگتر جدا شده باشند، دانشمندان به عقب کار کردند تا بفهمند که ممکن است از چه ساختارهایی آمده باشند. آن‌ها فرض کردند که این مولکول‌ها بقایای اسیدهای چرب آندکانوئیک اسید، دودکانوئیک اسید و تری‌دکانوئیک اسید هستند.
دانشمندان پیش‌بینی خود را در آزمایشگاه آزمایش کردند، آندکانوئیک اسید را در یک خاک رس شبیه به مریخ مخلوط کردند و یک آزمایش شبیه SAM انجام دادند. پس از گرم شدن، آندکانوئیک اسید همانطور که پیش‌بینی شده بود، دکان آزاد کرد. سپس محققان به آزمایش‌هایی که قبلاً توسط سایر دانشمندان منتشر شده بود، اشاره کردند تا نشان دهند که آندکان می‌تواند از دودکانوئیک اسید و دودکان از تری‌دکانوئیک اسید جدا شده باشد.
نویسندگان جزئیات جالب دیگری را در مطالعه خود مرتبط با تعداد اتم‌های کربن تشکیل دهنده اسیدهای چرب فرضی در نمونه یافتند. ستون فقرات هر اسید چرب یک زنجیره بلند و مستقیم از ۱۱ تا ۱۳ کربن است که بستگی به مولکول دارد. قابل توجه است که فرآیندهای غیربیولوژیکی معمولاً اسیدهای چرب کوتاه‌تری با کمتر از ۱۲ کربن تولید می‌کنند.
دانشمندان می‌گویند این احتمال وجود دارد که نمونه کامبرلند دارای اسیدهای چرب زنجیره‌ای بلندتری باشد، اما SAM برای تشخیص زنجیره‌های بلندتر بهینه نشده است.
دانشمندان می‌گویند که در نهایت، محدودیتی برای میزان استنباطی که می‌توان از ابزارهای شکار مولکولی که می‌توانند به مریخ فرستاده شوند، وجود دارد. گلاوین گفت: "ما آماده‌ایم تا گام بزرگ بعدی را برداریم و نمونه‌های مریخ را به آزمایشگاه‌های خود بیاوریم تا در مورد بحث در مورد حیات در مریخ تصمیم‌گیری کنیم."
این تحقیق توسط برنامه اکتشاف مریخ ناسا تامین شد. ماموریت آزمایشگاه علوم مریخ کنجکاوی توسط آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا رهبری می‌شود. JPL توسط Caltech برای ناسا مدیریت می‌شود. SAM (تجزیه و تحلیل نمونه در مریخ) در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت، مریلند ساخته و آزمایش شد. CNES (آژانس فضایی فرانسه) زیرسیستم کروماتوگرافی گازی را در SAM تامین و ارائه کرد. چارلز مالسپین محقق اصلی SAM است.
آلکان‌های زنجیره‌ای بلند حفظ شده در سنگ گِل مریخی، PNAS
اخترزیست‌شناسی