ดาวอังคารโบราณมีสภาวะที่เหมาะสมสำหรับชีวิตใต้ดิน, งานวิจัยใหม่แนะนำ

การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นหลักฐานว่าดาวอังคารในสมัยโบราณอาจมีพลังงานเคมีเพียงพอสำหรับจุลินทรีย์ที่จะเติบโตใต้ดิน.

“เราแสดงให้เห็น, ขึ้นอยู่กับการคำนวณทางฟิสิกส์และเคมีพื้นฐาน, ว่าใต้พื้นผิวดาวอังคารโบราณน่าจะมีไฮโดรเจนละลายเพียงพอที่จะให้พลังงานแก่ชีวมณฑลใต้ผิวดินทั่วโลก,“เจสซี ทาร์นาส กล่าว, นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยบราวน์และเป็นผู้เขียนหลักของการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน จดหมายวิทยาศาสตร์โลกและดาวเคราะห์. “สภาพในเขตเอื้ออาศัยได้นี้จะคล้ายกับสถานที่บนโลกที่มีสิ่งมีชีวิตใต้ดิน”

โลกเป็นที่ตั้งของสิ่งที่เรียกว่าระบบนิเวศของจุลินทรีย์ชนิดหินใต้ผิวดิน หรือเรียกสั้นๆ ว่า SliME. ขาดพลังงานจากแสงแดด, จุลินทรีย์ใต้ดินเหล่านี้มักจะได้รับพลังงานโดยการลอกอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุลในสภาพแวดล้อมโดยรอบ. ไฮโดรเจนโมเลกุลที่ละลายน้ำคือผู้บริจาคอิเล็กตรอนรายใหญ่ และเป็นที่รู้กันว่าเป็นเชื้อเพลิงให้กับ SLiME บนโลก.

การศึกษาใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าการแผ่รังสี, กระบวนการที่รังสีทำให้โมเลกุลของน้ำแตกออกเป็นส่วนประกอบของไฮโดรเจนและออกซิเจน, น่าจะสร้างไฮโดรเจนได้มากมายในใต้พื้นผิวดาวอังคารโบราณ. นักวิจัยประเมินความเข้มข้นของไฮโดรเจนในเปลือกโลกรอบๆ 4 พันล้านปีก่อนน่าจะอยู่ในช่วงความเข้มข้นที่หล่อเลี้ยงจุลินทรีย์ที่มีอยู่มากมายบนโลกทุกวันนี้.

การค้นพบนี้ไม่ได้หมายความว่าสิ่งมีชีวิตนั้นมีอยู่บนดาวอังคารโบราณอย่างแน่นอน, แต่พวกเขาแนะนำว่าถ้าชีวิตเริ่มต้นขึ้นจริงๆ, ใต้พื้นผิวดาวอังคารมีส่วนประกอบสำคัญที่ค้ำจุนมันมาหลายร้อยล้านปี. งานนี้ยังมีนัยสำคัญต่อการสำรวจดาวอังคารในอนาคต, แนะนำว่าบริเวณที่มีการเผยผิวดินโบราณอาจเป็นสถานที่ที่ดีในการค้นหาหลักฐานของชีวิตในอดีต.

กำลังไปใต้ดิน

นับตั้งแต่การค้นพบช่องทางแม่น้ำโบราณและก้นทะเลสาบบนดาวอังคารเมื่อหลายสิบปีก่อน, นักวิทยาศาสตร์รู้สึกตื่นเต้นกับความเป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์สีแดงอาจเคยมีสิ่งมีชีวิตอยู่. แต่ในขณะที่หลักฐานของกิจกรรมทางน้ำในอดีตนั้นไม่มีข้อผิดพลาด, ยังไม่ชัดเจนว่าน้ำในประวัติศาสตร์ของดาวอังคารไหลไปมากเพียงใด. แบบจำลองสภาพภูมิอากาศที่ล้ำสมัยสำหรับดาวอังคารยุคแรกๆ ทำให้เกิดอุณหภูมิที่แทบจะไม่เคยเกินจุดเยือกแข็งเลย, ซึ่งแสดงให้เห็นว่าช่วงที่ฝนตกชุกในช่วงต้นของโลกอาจเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเพียงชั่วครู่. นั่นไม่ใช่สถานการณ์ที่ดีที่สุดในการดำรงชีวิตบนพื้นผิวในระยะยาว, และมีนักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าใต้ผิวดินอาจเป็นทางออกที่ดีกว่าสำหรับชีวิตบนดาวอังคารในอดีต.

“คำถามจึงกลายเป็น: ธรรมชาติของชีวิตใต้ผิวดินนั้นเป็นอย่างไร, ถ้ามันมีอยู่จริง, และมันไปเอาพลังงานมาจากไหน?” แจ็ค มัสตาร์ด กล่าว, ศาสตราจารย์ในภาควิชา Earth ของ Brown, วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและดาวเคราะห์และผู้ร่วมเขียนการศึกษา. “เรารู้ว่าการแผ่รังสีช่วยให้พลังงานแก่จุลินทรีย์ใต้ดินบนโลก, ดังนั้นสิ่งที่เจสซีทำที่นี่คือการติดตามเรื่องราวกัมมันตภาพรังสีบนดาวอังคาร”

นักวิจัยดูข้อมูลจากสเปกโตรมิเตอร์รังสีแกมมาที่บินบนยานอวกาศ Mars Odyssey ของ NASA. พวกเขาทำแผนที่ธาตุกัมมันตภาพรังสีทอเรียมและโพแทสเซียมจำนวนมากในเปลือกดาวอังคาร. ขึ้นอยู่กับความอุดมสมบูรณ์เหล่านั้น, พวกเขาสามารถอนุมานความอุดมสมบูรณ์ของธาตุกัมมันตภาพรังสีที่สามได้, ยูเรเนียม. การสลายตัวของธาตุทั้งสามดังกล่าวทำให้เกิดการแผ่รังสีที่ทำให้เกิดการสลายกัมมันตภาพรังสีของน้ำ. และเนื่องจากธาตุต่างๆสลายตัวในอัตราคงที่, นักวิจัยสามารถใช้ความอุดมสมบูรณ์สมัยใหม่ในการคำนวณความอุดมสมบูรณ์ได้ 4 พันล้านปีก่อน. นั่นทำให้ทีมงานมีความคิดเกี่ยวกับฟลักซ์การแผ่รังสีที่จะกระตุ้นการแผ่รังสีได้.

ขั้นตอนต่อไปคือการประมาณปริมาณน้ำที่จะสามารถดูดซับรังสีได้. หลักฐานทางธรณีวิทยาบ่งชี้ว่าอาจมีน้ำใต้ดินเดือดพล่านอยู่มากมายในหินที่มีรูพรุนของเปลือกโลกดาวอังคารโบราณ. นักวิจัยใช้การวัดความหนาแน่นของเปลือกโลกดาวอังคารเพื่อประเมินคร่าวๆ ว่าจะมีช่องว่างสำหรับเติมน้ำได้มากน้อยเพียงใด.

ในที่สุด, ทีมงานใช้แบบจำลองความร้อนใต้พิภพและสภาพภูมิอากาศเพื่อพิจารณาว่าจุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตที่อาจเกิดขึ้นคือจุดใด. มันไม่หนาวมากจนน้ำทั้งหมดกลายเป็นน้ำแข็ง, แต่ก็ไม่สามารถทำให้สุกเกินไปได้ด้วยความร้อนจากแกนกลางที่หลอมละลายของดาวเคราะห์.

รวมการวิเคราะห์เหล่านั้น, นักวิจัยสรุปว่าดาวอังคารน่าจะมีเขตเอื้ออาศัยได้ใต้พื้นผิวโลกที่มีความหนาหลายกิโลเมตร. ในโซนนั้น, การผลิตไฮโดรเจนโดยการแผ่รังสีจะทำให้เกิดพลังงานเคมีมากเกินพอที่จะรองรับชีวิตของจุลินทรีย์, ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับชุมชนดังกล่าวบนโลก. และเขตนั้นก็จะดำรงอยู่ต่อไปหลายร้อยล้านปี, นักวิจัยสรุป.

การค้นพบนี้ยังคงอยู่แม้ว่านักวิจัยจะจำลองสถานการณ์สภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกันออกไป บ้างก็อยู่ในฝั่งที่อุ่นกว่า, คนอื่น ๆ ในด้านที่เย็นกว่า. น่าสนใจ, คนรับใช้กล่าวว่า, ปริมาณไฮโดรเจนใต้ผิวดินที่มีอยู่สำหรับเป็นพลังงานจะเพิ่มขึ้นภายใต้สถานการณ์สภาพอากาศหนาวเย็นจัด. นั่นเป็นเพราะชั้นน้ำแข็งที่หนากว่าเหนือเขตเอื้ออาศัยได้ทำหน้าที่เป็นฝาปิดที่ช่วยป้องกันไม่ให้ไฮโดรเจนหลุดออกไปใต้ผิวดิน.

“ผู้คนมีความคิดว่าสภาพอากาศบนดาวอังคารตอนต้นที่หนาวเย็นนั้นส่งผลเสียต่อชีวิต, แต่สิ่งที่เราแสดงก็คือ จริงๆ แล้วมีพลังงานเคมีสำหรับสิ่งมีชีวิตใต้ดินในสภาพอากาศหนาวเย็นมากกว่า,คนรับใช้กล่าวว่า. “นั่นคือสิ่งที่เราคิดว่าสามารถเปลี่ยนการรับรู้ของผู้คนเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสภาพอากาศกับชีวิตในอดีตบนดาวอังคารได้”

ผลกระทบของการสำรวจ

Tarnas และ Mustard กล่าวว่าการค้นพบนี้อาจมีประโยชน์ในการพิจารณาว่าจะส่งยานอวกาศไปที่ไหนเพื่อค้นหาสัญญาณของชีวิตบนดาวอังคารในอดีต.

“หนึ่งในตัวเลือกที่น่าสนใจที่สุดสำหรับการสำรวจคือการดูบล็อกเมกาเบรคเซีย ซึ่งเป็นก้อนหินที่ถูกขุดขึ้นมาจากใต้ดินโดยการชนกับอุกกาบาต,คนรับใช้กล่าวว่า. “พวกมันจำนวนมากน่าจะมาจากส่วนลึกของเขตเอื้ออาศัยนี้, และตอนนี้พวกเขากำลังนั่งอยู่, มักจะค่อนข้างไม่เปลี่ยนแปลง, บนพื้นผิว."

มัสตาร์ด, ซึ่งกำลังดำเนินการคัดเลือกสถานที่ลงจอดดาวอังคารของ NASA 2020 รถแลนด์โรเวอร์, กล่าวว่าบล็อกเบรคเซียประเภทนี้มีอยู่ในพื้นที่อย่างน้อยสองแห่งที่ NASA กำลังพิจารณา: ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ Syrtis Major และ Midway.

“ภารกิจของ. 2020 รถแลนด์โรเวอร์คือการมองหาสัญญาณของชีวิตในอดีต,มัสตาร์ดกล่าว. “พื้นที่ที่คุณอาจมีเศษของเขตที่อยู่อาศัยใต้ดินนี้ ซึ่งอาจเป็นเขตที่อยู่อาศัยที่ใหญ่ที่สุดในโลก ดูเหมือนจะเป็นสถานที่ที่ดีในการกำหนดเป้าหมาย”

ผู้เขียนร่วมคนอื่นๆ ในบทความนี้ ได้แก่ Barbara Sherwood Lollar, ไมค์ บรัมเบิ้ล, เควิน แคนนอน, แอชลีย์ ปาลัมโบ และอานา-คาตาลินา เพลซา. การวิจัยได้รับการสนับสนุนจากโปรแกรมวิเคราะห์ข้อมูลดาวอังคาร (เอ็มดีเอพี) (ยินยอม 522723), สภาวิจัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิศวกรรมแห่งแคนาดา (ยินยอม 494812) และมิตรภาพระดับบัณฑิตศึกษาของมหาวิทยาลัยบราวน์.

แหล่งที่มา:

https://ข่าว.brown.edu