قد يوفر الكربون المكتشف حديثًا أدلة على المريخ القديم

هبطت المركبة Curiosity التابعة لناسا على سطح المريخ في 6 أغسطس 2012 ، وبعد ذلك دارت حول Gale Crater لأخذ عينات وإرسالها إلى المنزل لشرح النتائج للباحثين. إن تحليل نظائر الكربون في عينات الرواسب المأخوذة من ستة مواقع مكشوفة ، بما في ذلك الجرف المكشوف ، يترك للباحثين ثلاثة تفسيرات معقولة لأصل الكربون – الغبار الكوني ، أو الانحلال فوق البنفسجي لثاني أكسيد الكربون ، أو غاز الميثان القابل للتحلل البيولوجي المنتج بيولوجيًا.

لاحظ الباحثون اليوم عمليات الأكاديمية الوطنية للعلوم “كل هذه السيناريوهات الثلاثة غير عادية ، على عكس العمليات الشائعة على الأرض.”

يحتوي الكربون على نظيرين مستقرين ، 12 و 13. بالنظر إلى حجم كل منهما في جسم ما ، يمكن للباحثين تحديد تفاصيله. دورة الكربون حتى لو حدث ذلك منذ وقت طويل جدًا.

قال كريستوفر شميت ، أستاذ الجيولوجيا في ولاية بنسلفانيا: “إن كمية الكربون 12 والكربون 13 في نظامنا الشمسي هي نفسها عندما تشكل النظام الشمسي”. قال البيت. “كلاهما موجود في كل شيء ، لكن الكربون 12 يتفاعل بشكل أسرع من الكربون 13 ، والذي يمكن أن يكشف عن دورة الكربون من خلال النظر في المقادير النسبية لكل عينة.”

أمضت كيوريوسيتي ، التي يقع مقرها الرئيسي في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في جنوب كاليفورنيا ، السنوات التسع الماضية في استكشاف جزء من وادي غيل ، الذي كشف عن طبقات من الصخور القديمة. قامت العربة الجوالة بحفر سطح هذه الطبقات واسترجاع عينات من طبقات الرواسب المدفونة. قام الفضول بتسخين العينات في حالة عدم وجود الأكسجين ، وفصل أي مواد كيميائية. أظهر التحليل الطيفي لجزء من الكربون المختزل الناتج عن هذا الانحلال الحراري نطاقًا واسعًا من مستويات الكربون 12 و 13 ، اعتمادًا على مكان أو وقت تكوين العينة الأصلية. تم اختزال بعض الكربون بشكل استثنائي إلى الكربون 13 ، بينما تم إثراء عينات الكربون الأخرى.

وقال هاوس: “العينات المستنفدة من الكربون 13 مماثلة لتلك المأخوذة من رواسب عمرها 2.7 مليار سنة في أستراليا”. “هذه الأنماط كانت ناتجة عن عمليات بيولوجية عندما كانت الميكروبات القديمة تستهلك الميثان ، لكن على المريخ لا يمكننا القول بالضرورة لأنه كوكب مكون من مواد وعمليات مختلفة عن الأرض.”

لتوضيح النماذج المصغرة بشكل استثنائي ، يقترح الباحثون ثلاثة احتمالات – أ الغبار الكوني تحلل ثاني أكسيد الكربون بواسطة السحابة أو الأشعة فوق البنفسجية أو التحلل البيولوجي للميثان المتولد بيولوجيًا.

وفقًا للدار ، يمر النظام الشمسي عبر سحابة جزيئية مجرية كل مائتي مليون سنة.

قال هاوس: “إنه لا يضع الكثير من الغبار في الداخل”. “من الصعب رؤية أي من أحداث الترسب هذه في سجل الأرض.”

قم بإنشاء طبقة يمكن لـ Curiosity القيام بها عينة، كانت سحابة الغبار المجرية ستؤدي أولاً إلى خفض درجة حرارة المريخ ، والذي لا يزال يحتوي على الماء وتشكيل الأنهار الجليدية. سوف يترسب الغبار فوق الجليد ويجب أن يظل في مكانه بمجرد ذوبان النهر الجليدي ، تاركًا طبقة قذرة تحتوي على الكربون.

حتى الآن ، هناك أدلة محدودة على وجود أنهار جليدية سابقة في Gale Crater على المريخ. وبحسب الباحثين فإن “هذا التفسير معقول ، لكنه يتطلب المزيد من البحث”.

التفسير الثاني المحتمل لانخفاض مستويات الكربون 13 هو التحويل فوق البنفسجي لثاني أكسيد الكربون إلى مركبات عضوية مثل الفورمالديهايد.

قال هاوس: “هناك وثائق تتنبأ بأن الأشعة فوق البنفسجية قد تسبب هذا النوع من الكسر”. “ومع ذلك ، هناك حاجة لنتائج اختبار إضافية توضح مساحة هذا الحجم ، لذلك قد نستبعد هذا التفسير أو نرفضه.”

الطريقة الثالثة الممكنة لصنع نماذج مخفضة للكربون 13 تعتمد على أساس بيولوجي.

على الأرض ، فإن توقيع الكربون 13 الذي تم اختزاله بشدة من السطح القديم يمثل ميكروبات الماضي التي تستهلك الميثان الذي تنتجه الميكروبات. قد يكون المريخ القديم قد أطلق كميات كبيرة من الميثان من القاع ، وهو أمر ملائم مع إمكانية إنتاج الميثان. بعد ذلك ، تستهلك الميكروبات السطحية الميثان المنطلق أو توضع مباشرة على السطح بالتفاعل مع الضوء فوق البنفسجي.

ومع ذلك ، وفقًا للباحثين ، لا يوجد حاليًا أي دليل رسوبي على وجود ميكروبات سطحية في المناظر الطبيعية يوم الثلاثاء الماضي ، لذا فإن الوصف البيولوجي الذي تم إبرازه في الورقة يعتمد أشعة فوق البنفسجية ضع إشارة الكربون 13 على الأرض.

وقال هاوس: “تشير جميع الاحتمالات الثلاثة إلى دورة كربون غير عادية تختلف عن أي شيء على الأرض اليوم”. “لكننا نحتاج إلى مزيد من البيانات لمعرفة أي من هذه هو التفسير الصحيح. سيكون من الجيد لو تمكنت المركبة الجوالة من اكتشاف مجرى ميثان كبير وقياس نظائر الكربون منه ، ولكن متى الميثان الزهرات ، في معظمها ، صغيرة ، ولم تأخذ أي مركبة جوالة عينة كبيرة لقياس النظائر “.

كما أشار البيت إلى أنه يمكن توضيح الأمور قليلاً من خلال تتبع بقايا الحصائر الميكروبية أو رواسب الأنهار الجليدية.

قال هاوس: “نحن حذرون في تفسيرنا ، وهو درس عظيم عند دراسة عالم آخر”.

لا يزال الفضول يجمع العينات ويحللها ، وفي غضون شهر سيعود إلى النبتة حيث تم العثور على بعض العينات في هذه الدراسة.

قال هاوس: “هذا البحث يحقق الهدف طويل المدى لاستكشاف المريخ”. “قياس بشكل مختلف كربون النظائر – واحدة من أهم الأدوات الجيولوجية – من الرواسب في عالم آخر صالح للسكن ، وهي تفعل ذلك من خلال النظر في 9 سنوات من البحث “.

غريغوري م ، مرشح دكتوراه حديث في علوم الأرض. عمل Wong أيضًا في مشروع Peng State.