האפשרות שהחיים יוכלו להתקיים במאדים תפסה את דמיונם של חוקרים, מדענים וסופרים במשך למעלה ממאה שנה. מאז שג'ובאני שיפרלי (ובהמשך פרקיבל לואל) הבחין במה שהם מאמינים שהם "תעלות מאדים" במאה ה -19, אנשים חלמו יום אחד לשלוח שליחים לכוכב האדום בתקווה למצוא ציוויליזציה ולפגוש את המאדים הילידים.
בזמן ש מרינר ו ויקינג תוכניות של שנות ה -60 וה -70 ניפצו את התפיסה של תרבות מאדים, מאז עלו שורות רבות של עדויות המצביעות על איך החיים היו יכולים להתקיים פעם במאדים. בזכות מחקר חדש, אשר מצביע על כך שמאדים עשויים להחזיק מספיק גז חמצן מתחת לפני השטח שלו כדי לתמוך באורגניזמים אירוביים, התיאוריה כי החיים יכולים עדיין קיימים שם ניתנה דחיפה נוספת.
המחקר, שהופיע לאחרונה בכתב העת מדעי הטבע הגיאוגרפייםהובלה על ידי Vlada Stamenkovic, מדען כדור הארץ וכוכב הלכת ופיסיקאי תיאורטי ממעבדת ההנעה Jet של נאס"א. אליו הצטרפו מספר רב של חברי ה- JPL והחטיבה למדעים גאולוגיים ופלנטריים במכון הטכנולוגי בקליפורניה (Caltech).
במילים פשוטות יותר, התפקיד האפשרי שגז חמצן יכול היה למלא על מאדים, מבחינה היסטורית, לא הוענק מעט תשומת לב. זה נובע מהעובדה שהחמצן מהווה אחוז זעיר מאוד מהאטמוספרה של מאדים, שמורכב בעיקר מפחמן דו חמצני ומתאן. עם זאת, עדויות גיאוכימיות ממטאוריטים מאדים וסלעים עשירים במנגן על פני השטח הראו דרגה גבוהה של חמצון.
זה יכול היה להיות תוצאה של מים שהיו קיימים בעבר במאדים, מה שמעיד כי חמצן אכן מילא תפקיד בבליה הכימית של קרום המאדים. כדי לבחון אפשרות זו, שקלו סטמנקובי וצוותו שתי חתיכות ראיות שנאספו על ידי סקרנות רובר. הראשונה הייתה עדות כימית ממכשיר הכימיה והמינרלוגיה של Curiosity (CheMin), שאישר את רמות החמצון הגבוהות בדגימות של סלע מאדים.
שנית, הם התייעצו עם ראיות שהושגו על ידי מארס אקספרס מכ"ם מתקדם של מאדים עבור מכשיר תת קרקעי וליונוספרה (MARSIS), שהצביע על נוכחות מים מתחת לאזור הקוטב הדרומי של מאדים. באמצעות נתונים אלה, הצוות החל לחשב כמה חמצן יכול להתקיים במצבים סוערים מתחת לפני השטח, והאם זה יספיק לקיים אורגניזמים אירוביים.
הם החלו בפיתוח מסגרת תרמודינמית מקיפה לחישוב המסיסות של O² במי מלח נוזליים (מי מלח ומינרלים מסיסים אחרים) בתנאי מאדים. לצורך חישובים אלה הניחו כי היצע האוירה הוא האטמוספרה של מאדים, שתוכל ליצור קשר עם סביבות פני השטח והתת-קרקעיים - ומכאן ניתן להעברה.
בשלב הבא, הם שילבו מסגרת מסיסות זו למודל זרימת הדם הכללי של מאדים (GCM) כדי לקבוע את הקצב השנתי בו O² יתמוסס במלחנות, מה שמאפשר קצב תנאי לחץ וטמפרטורה מקומיים במאדים כיום. זה איפשר להם לאתר מיד באילו אזורים יש הסבירות הגבוהה ביותר לרמות גבוהות של מסיסות O².
לבסוף, הם חישבו שינויים היסטוריים ובעתידיים בכפייתו של מאדים כדי לקבוע כיצד התפוצה של הסביבות האירוביות התפתחה במהלך 20 מיליון השנים האחרונות וכיצד הם עשויים להשתנות בעשרת המיליונים הבאים. מכאן, הם מצאו כי גם בתרחישים הגרועים ביותר, היה מספיק חמצן בסלעי מאדים במאגרי קרקע תת קרקעיים כדי לתמוך באורגניזמים חיידקים אירוביים. כפי שסטמנקוביץ 'אמר למגזין החלל:
התוצאה שלנו היא שניתן להמיס חמצן במלחנות שונות בתנאי מאדים מודרניים בריכוזים שהם גדולים בהרבה מכפי שנדרש חיידקים אירוביים לנשימה. איננו יכולים עדיין להצהיר הקשורים לפוטנציאל של מי תהום, אך התוצאות שלנו עשויות לרמוז על קיומן של מלוחים קרירים הפועלים על סלעים ויוצרים תחמוצות מנגן, שנצפו עם MSL. "
מתוך החישובים שלהם, הם גילו כי מרבית הסביבות התת-קרקעיות במאדים עברו את רמות החמצן הנדרשות לצורך הנשימה אירובית (~ 10 ^? 6 mol m ^? 3) בעד 6 סדרי גודל. זה תואם את רמות החמצן באוקיינוסים של כדור הארץ כיום, וגבוה יותר ממה שהיה על כדור הארץ לפני אירוע החמצן הגדול לפני בערך 2.35 מיליארד שנה (10 ^? 13–10 ^? 6 מולק ^ 3).
ממצאים אלה מצביעים על כך שעדיין יכולים להתקיים חיים במאגרי מים מלוחים תת קרקעיים ולהציע הסבר להיווצרותם של סלעים מחומצנים מאוד. "רובר הסקרנות של MSL זיהה תחמוצות מנגן המופיעות בדרך כלל רק כאשר סלעים מתקשרים עם סלעים מחומצנים מאוד", אמר סטמנקוביץ '. "כך שהתוצאות שלנו יכלו להסביר את הממצאים הללו אם היו קיימים מלוחים קרירים וריכוזי החמצן היו דומים או גדולים יותר מהיום בזמן שהסלעים השתנו."
הם גם הגיעו למסקנה שיכולים להיות מספר מיקומים סביב אזורים קוטביים שבהם היו ריכוזים הרבה יותר גבוהים של O², שיספיקו כדי לתמוך בקיומם של אורגניזמים רב-תאים מורכבים יותר כמו ספוגים. בינתיים סביבות עם מסיסות ביניים עשויות להתרחש באזורים הנמצאים תחתון קרוב יותר לקו המשווה שיש להם לחץ פנים גבוה יותר - כמו Hellas ו- Amazonis Planitia, ו- Arabia ו- Tempe Terra.
מכל זה, מה שמתחיל לצוץ הוא תמונה כיצד החיים במאדים היו יכולים לנדוד מתחת לאדמה, ולא פשוט להיעלם. כאשר אט אט אטמוספירה האטמוספירה והשטח התקרר, מים החלו להקפיא ונעו באדמה ומטמונים מתחת לפני השטח, שם היה מספיק חמצן כדי לתמוך באורגניזמים אירוביים ללא תלות בפוטוסינתזה.
אמנם אפשרות זו עשויה להוביל להזדמנויות חדשות בחיפוש אחר החיים במאדים, אך יכול להיות שקשה מאוד (ולא ניתן יהיה לראות) לחפש זאת. בתור התחלה, משימות קודמות נמנעו מאזורים במאדים עם ריכוזי מים מחשש לזיהוםם בחיידקי כדור הארץ. מכאן הסיבות למשימות הקרובות כמו של נאס"אמאדים 2020 רובר יתמקד באיסוף דגימות אדמה לפני השטח כדי לחפש עדויות לחיי העבר.
שנית, בעוד שמחקר זה מציג את האפשרות שהחיים יכולים להתקיים במטמון התת-קרקעי במאדים, אך הוא אינו מוכיח סופית כי החיים עדיין קיימים בכוכב האדום. אך כפי שציין סטמנקוביץ ', הוא פותח דלתות למחקר חדש ומלהיב, ויכול לשנות באופן מהותי את אופן ההתבוננות במאדים:
"פירוש הדבר שיש לנו עדיין כל כך הרבה מה ללמוד על פוטנציאל החיים במאדים, לא רק בעבר אלא גם בהווה. כל כך הרבה שאלות נותרות פתוחות, אבל עבודה זו גם נותנת תקווה לחקור את הפוטנציאל לחיים הקיימים במאדים כיום - עם דגש על נשימה אירובית, משהו מאוד לא צפוי. "
אחת ההשלכות הגדולות ביותר של מחקר זה היא הדרך בה הוא מראה כיצד מאדים היו יכולים להתפתח חיים בתנאים שונים מאלה של כדור הארץ. במקום אורגניזמים אנאירוביים המתעוררים בסביבה מזיקה ומשתמשים בפוטוסינתזה לייצור חמצן (מה שהופך את האווירה למתאימה לאורגניזמים אירוביים), מאדים יכול היה לחמצן חמצן דרך סלעים ומים כדי לקיים אורגניזמים אירוביים בסביבה קרה הרחק מהשמש.
למחקר זה יכולות להיות השלכות גם בחיפוש אחר חיים מעבר לכדור הארץ. למרות שמיקרובים תת-קרקעיים על גבי Exoplanets קרים ומיובשים אולי לא נראים לנו ההגדרה האידיאלית של "ראוי למגורים", היא אכן יוצרת הזדמנות פוטנציאלית לחפש חיים כמונו. לא יודע את זה. אחרי הכל, למצוא חיים מעבר לכדור הארץ יהיה פורץ דרך, לא משנה באיזו צורה הוא ייקח.
