عندما عثرت مركبات المريخ التابعة لوكالة ناسا على أكاسيد المنغنيز في الصخور في فوهات غيل وإنديفور على المريخ في عام 2014 ، أثار هذا الاكتشاف بعض العلماء للاقتراح بأن الكوكب الأحمر ربما كان يحتوي على كمية أكبر من الأكسجين مرة واحدة.
عندما عثرت مركبات المريخ التابعة لوكالة ناسا على أكاسيد المنغنيز في الصخور في فوهات غيل وإنديفور على المريخ في عام 2014 ، دفع هذا الاكتشاف بعض العلماء إلى اقتراح أن الكوكب الأحمر ربما كان يحتوي على أكسجين أكثر في غلافه الجوي منذ مليارات السنين.
قال العلماء إن المعادن ربما تتطلب ظروفًا وفيرة وقوية المؤكسدة لتكوينها. باستخدام الدروس المستفادة من السجل الجيولوجي للأرض ، خلص العلماء إلى أن وجود أكاسيد المنغنيز يشير إلى أن المريخ قد شهد زيادات دورية في الأكسجين الجوي في الماضي – قبل أن ينخفض إلى المستويات المنخفضة اليوم.
لكن دراسة تجريبية جديدة من جامعة سانت لويس تقلب هذا الرأي رأساً على عقب.
اكتشف العلماء أنه في ظل ظروف شبيهة بالمريخ ، يمكن أن تتشكل أكاسيد المنجنيز بسهولة بدون الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي. باستخدام النمذجة الحركية ، أظهر العلماء أيضًا أن أكسدة المنغنيز غير ممكنة في الغلاف الجوي الغني بثاني أكسيد الكربون المتوقع على المريخ القديم.
قال جيفري كاتالانو ، أستاذ علوم الأرض والكواكب في الآداب والعلوم والمؤلف المقابل للدراسة التي نُشرت في 22 ديسمبر في Nature Geoscience ، “الارتباط بين أكاسيد المنغنيز والأكسجين يعاني من مجموعة من المشاكل الجيوكيميائية الأساسية”. كاتالانو زميل هيئة تدريس في مركز ماكدونيل لعلوم الفضاء.
المؤلف الأول للدراسة هو كوشيك ميترا ، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة ستوني بروك ، وقد أكمل هذا العمل كجزء من بحثه في الدراسات العليا في جامعة واشنطن.
المريخ كوكب غني بعناصر الهالوجين الكلور والبروم مقارنة بالأرض. قال كاتالانو: “توجد الهالوجينات على المريخ بأشكال مختلفة عن تلك الموجودة على الأرض ، وبكميات أكبر بكثير ، وخمننا أنها ستكون مهمة لمصير المنغنيز”.
أجرى كاتالانو وميترا تجارب معملية باستخدام الكلورات والبرومات – الأشكال السائدة لهذه العناصر – لأكسدة المنغنيز في عينات المياه التي صنعوها لتكرار السوائل على السطح في الماضي القديم.
قال كاتالانو: “لقد ألهمتنا التفاعلات التي شوهدت أثناء معالجة مياه الشرب بالكلور”. “يتطلب فهم الكواكب الأخرى أحيانًا تطبيق المعرفة المكتسبة من مجالات العلوم والهندسة التي تبدو غير مرتبطة.”
وجد العلماء أن الهالوجينات تحول المنغنيز المذاب في الماء إلى معادن أكسيد المنغنيز أسرع بآلاف إلى ملايين المرات من الأكسجين. علاوة على ذلك ، في ظل الظروف الحمضية الضعيفة التي يعتقد العلماء أنها وجدت على سطح المريخ في وقت مبكر ، ينتج البرومات معادن أكسيد المنغنيز بسرعة أكبر من أي مادة مؤكسدة أخرى متاحة. في ظل العديد من هذه الظروف ، يكون الأكسجين غير قادر تمامًا على تكوين أكاسيد المنغنيز.
وقال ميترا “الأكسدة لا تستلزم تدخل الأكسجين بحكم التعريف”. “في وقت سابق ، اقترحنا مؤكسدات قابلة للحياة على المريخ ، بخلاف الأكسجين أو عن طريق الأكسدة الضوئية فوق البنفسجية ، والتي تساعد في تفسير سبب احمرار الكوكب الأحمر. في حالة المنغنيز ، لم يكن لدينا بديل قابل للتطبيق للأكسجين يمكن أن يفسر أكاسيد المنغنيز حتى الآن.”
النتائج الجديدة تغير التفسيرات التأسيسية لصلاحية المريخ المبكر للسكن ، وهو محرك مهم للبحث المستمر من قبل وكالة ناسا والوكالة الأوروبية.
وقال العلماء إنه لمجرد عدم وجود أكسجين في الغلاف الجوي في الماضي ، لا يوجد سبب محدد للاعتقاد بعدم وجود حياة.
وقال ميترا “هناك العديد من أشكال الحياة حتى على الأرض لا تتطلب الأكسجين للبقاء على قيد الحياة”. “لا أفكر في الأمر على أنه” انتكاسة “لصلاحية السكن – فقط لأنه ربما لا توجد أشكال حياة قائمة على الأكسجين.”
الكائنات الحية المتطرفة التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في بيئة غنية بالهالوجين – مثل الكائنات وحيدة الخلية المحبة للملح والبكتيريا التي تزدهر في بحيرة الملح الكبرى والبحر الميت على المريخ – يمكنها أيضًا أن تحقق نتائج جيدة على المريخ.
“نحتاج إلى مزيد من التجارب التي يتم إجراؤها في ظروف جيوكيميائية متنوعة أكثر صلة بكواكب معينة مثل المريخ والزهرة و” عوالم المحيط “مثل أوروبا وإنسيلادوس من أجل الحصول على فهم صحيح وكامل للبيئات الجيوكيميائية والجيولوجية على هذه الكواكب. قال ميترا. “كل كوكب فريد في حد ذاته ، ولا يمكننا استقراء الملاحظات التي تم إجراؤها على كوكب واحد لفهم كوكب مختلف تمامًا.”