حیات در اعماق زمین، دریچهای به رازهای قمر اروپا: آیا در اقیانوس پنهان مشتری حیات وجود دارد؟
یکی از هیجانانگیزترین مکانها برای مطالعه میکروارگانیسمهای مقاوم که بدون نور خورشید زنده میمانند، اروپا (Europa)، قمر سیاره مشتری است. دانشمندان بر این باورند که در زیر سطح یخی این قمر، اقیانوسی وسیع و پنهان وجود دارد. محققان، به سرپرستی جیمز هولدن (James Holden)، میکروبیولوژیست دانشگاه ماساچوست امهرست، از میکروارگانیسمهای اعماق دریاهای زمین برای مدلسازی چگونگی حیات احتمالی در این قمر دوردست استفاده میکنند.
حیات میکروبی روی زمین: مدلی برای کیهان
هولدن و تیمش سالهاست که در حال مطالعه میکروارگانیسمهایی هستند که در نزدیکی بستر دریا و در مناطقی زندگی میکنند که مایعات جوشان از پوسته زمین فوران میکنند. این دریچههای گرمابی (hydrothermal vents) محیطی منحصر به فرد را فراهم میکنند که در آن حیات در تاریکی مطلق و تحت فشار شدید وجود دارد. میکروارگانیسمهای موجود در این دریچهها به فتوسنتز وابسته نیستند، بلکه با تجزیه مواد شیمیایی مانند هیدروژن با استفاده از آنزیمهای تخصصی به نام هیدروژنازها (hydrogenases) به بقای خود ادامه میدهند.
برای هولدن، سفر به مطالعه این میکروارگانیسمها در سال ۱۹۸۸ آغاز شد. تیم او از زیردریاییها برای غواصی در اعماق اقیانوس، گاهی اوقات یک مایل یا بیشتر زیر سطح، برای جمعآوری نمونهها استفاده میکند. سپس این نمونهها به آزمایشگاه او در دانشگاه ماساچوست منتقل میشوند، جایی که میکروارگانیسمها در شرایط بازسازیشده دقیقی که محیط خشن نزدیک دریچهها را شبیهسازی میکند، مورد مطالعه قرار میگیرند.
اقیانوس پنهان اروپا
اروپا، یکی از بزرگترین قمرهای مشتری، به عنوان یکی از امیدوارکنندهترین مکانها در منظومه شمسی ما برای جستجوی حیات فرازمینی در نظر گرفته میشود. علیرغم سطح یخزده آن، دانشمندان بر این باورند که اقیانوسی وسیع از آب مایع شور در زیر پوستهای یخی به ضخامت حدود ۱۵ تا ۲۵ کیلومتر قرار دارد. تصور میشود که در زیر آن، اقیانوس تا عمق ۱۵۰ کیلومتر دیگر امتداد دارد. هیجان پیرامون اروپا ناشی از این احتمال است که ممکن است مواد لازم برای حیات، یعنی آب مایع، بلوکهای ساختمانی شیمیایی و یک منبع انرژی بالقوه را در خود جای دهد.
بسیاری از محققان، از جمله هولدن، بر این باورند که اقیانوس اروپا (Europa’s ocean) میتواند شرایطی مشابه محیطهای اعماق دریاهای زمین داشته باشد. به طور خاص، هسته مذاب این قمر ممکن است گرمای کافی برای ایجاد دریچههای گرمابی در کف اقیانوس خود تولید کند. این دریچهها مواد معدنی و گازها را در آب آزاد میکنند و به طور بالقوه منبع انرژی برای حیات فراهم میکنند.
همانطور که هولدن توضیح میدهد: «ما بر اساس سیاره خودمان فکر میکنیم که اروپا ممکن است شرایطی داشته باشد که بتواند از حیات پشتیبانی کند.» با دانشی که از مطالعه میکروارگانیسمهای اعماق دریا به دست میآید، دانشمندان میتوانند فرضیههایی در مورد نوع حیاتی که میتواند در اقیانوس بیگانه، اما به طور بالقوه مهماننواز اروپا وجود داشته باشد، فرموله کنند.
حیات در اروپا چگونه میتواند باشد؟
میکروارگانیسمهایی که در دریچههای گرمابی زمین زندگی میکنند، تکامل یافتهاند تا در برخی از شدیدترین شرایط روی این سیاره زنده بمانند. آنها از شیمیوسنتز (chemosynthesis) – فرآیند تولید انرژی از مواد شیمیایی – به جای فتوسنتز استفاده میکنند که روش رایجتر تولید انرژی در بین اشکال حیات روی زمین است. با مطالعه این میکروبها، محققان میتوانند بینشی در مورد چگونگی عملکرد حیات در اروپا به دست آورند.
یکی از محورهای اصلی تحقیقات هولدن درک چگونگی عملکرد انواع مختلف هیدروژنازها (hydrogenases) در محیطهای مختلف است. این آنزیمها نقش مهمی در توانمندسازی میکروارگانیسمها برای تجزیه مواد شیمیایی مانند هیدروژن برای انرژی ایفا میکنند. بسته به مواد شیمیایی موجود در یک محیط خاص، میکروبها میتوانند فرآیندهای تولید انرژی خود را تطبیق دهند و به آنها اجازه میدهند در محیطهای بسیار خصمانه زنده بمانند.
هولدن همچنین تأکید میکند که ترکیب شیمیایی اقیانوس اروپا احتمالاً با زمین بسیار متفاوت است. هولدن میگوید: «شیمیهای مختلف میتوانند انواع بسیار متفاوتی از میکروبها را ایجاد کنند.»
ماموریت اروپا کلیپر: گامی به سوی کشف
ماموریت اروپا کلیپر (Europa Clipper mission) که در اکتبر ۲۰۲۴ (مهر ۱۴۰۳) پرتاب شد، نقش مهمی در تلاش ما برای درک پتانسیل حیات در اروپا ایفا خواهد کرد. هدف ماموریت ناسا (NASA) کاوش پوسته یخی، اقیانوس زیرسطحی و شیمی سطحی این قمر است. این فضاپیما پروازهایی را در نزدیکی اروپا انجام خواهد داد تا دادههای دقیقی در مورد سطح و اقیانوس آن جمعآوری کند و بر زمینشناسی، فورانهای احتمالی و نشانههای قابلیت سکونت آن تمرکز خواهد کرد. در حالی که این فضاپیما از بالا به بررسی اروپا میپردازد، هولدن و تیمش با مطالعه حیات روی زمین که در شرایط شدید مشابه رشد میکند، پایههای این کار را فراهم میکنند.
برنامه ماموریت اروپا کلیپر (Europa Clipper mission) این است که پنج سال را صرف سفر ۱.۸ میلیارد مایلی کند و در نهایت در آوریل ۲۰۳۰ (فروردین ۱۴۰۹) به سیاره مشتری برسد. در طول این سفر، فضاپیما ۴۹ پرواز نزدیک (۴۹ close flybys) در نزدیکی اروپا انجام خواهد داد و دادههایی را جمعآوری میکند که میتواند نشان دهد آیا اقیانوس این قمر حاوی عناصر کلیدی برای حیات است یا خیر.
تغییر کاربری کانتینر