मार्स क्यूरियोसिटी रोवर चट्टानों के एक बिस्तर में एक मजबूत कार्बन हस्ताक्षर देखता है – जैविक गतिविधि का संकेत दे सकता है

जहाँ तक हम जानते हैं, कार्बन जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। इसलिए जब भी हमें मंगल जैसे किसी मजबूत कार्बन हस्ताक्षर का पता चलता है, तो यह जैविक गतिविधि का संकेत दे सकता है।

क्या मंगल ग्रह की चट्टानों में एक मजबूत कार्बन संकेत किसी प्रकार की जैविक प्रक्रियाओं का संकेत देता है?

जब आप जीवन की तलाश में होते हैं तो कोई भी मजबूत कार्बन संकेत पेचीदा होता है। यह जीवन के सभी रूपों में एक सामान्य तत्व है जिसे हम जानते हैं। लेकिन कार्बन विभिन्न प्रकार के होते हैं, और कार्बन अन्य कारणों से पर्यावरण में केंद्रित हो सकता है। इसका स्वचालित रूप से मतलब यह नहीं है कि जीवन कार्बन हस्ताक्षरों में शामिल है।

कार्बन परमाणुओं में हमेशा छह प्रोटॉन होते हैं, लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न हो सकती है। विभिन्न संख्या में न्यूट्रॉन वाले कार्बन परमाणुओं को आइसोटोप कहा जाता है। तीन कार्बन समस्थानिक प्राकृतिक रूप से पाए जाते हैं: C12 और C13, जो स्थिर हैं, और C14, एक रेडियोन्यूक्लाइड। C12 में छह न्यूट्रॉन, C13 में सात न्यूट्रॉन और C14 में आठ न्यूट्रॉन हैं।

जब कार्बन समस्थानिकों की बात आती है, तो जीवन C12 को प्राथमिकता देता है। वे इसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण में या भोजन के चयापचय के लिए करते हैं। कारण अपेक्षाकृत सरल है। C12 में C13 की तुलना में एक कम न्यूट्रॉन होता है, जिसका अर्थ है कि जब यह अन्य परमाणुओं के साथ अणुओं में बंधता है, तो यह उसी स्थिति में C13 की तुलना में कम कनेक्शन बनाता है। जीवन अनिवार्य रूप से आलसी है, और यह हमेशा चीजों को करने का सबसे आसान तरीका खोजेगा। C12 का उपयोग करना आसान है क्योंकि यह C13 की तुलना में कम बॉन्ड बनाता है। C13 की तुलना में इसे प्राप्त करना आसान है, और आसान तरीका उपलब्ध होने पर जीवन कभी भी कठिन रास्ता नहीं अपनाता है।

क्यूरियोसिटी रोवर मंगल के गेल क्रेटर में जीवन के संकेतों की खोज में काम कर रहा है। यह चट्टान में ड्रिल करता है, एक चूर्णित नमूना निकालता है, और इसे अपने जहाज पर रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में रखता है। क्यूरियोसिटी की लैब को SAM कहा जाता है जिसका मतलब होता है मंगल पर नमूना विश्लेषण. एसएएम के अंदर, रोवर नमूने को सेंकने के लिए पायरोलिसिस का उपयोग करता है और चट्टान में कार्बन को मीथेन में परिवर्तित करता है। प्रक्रिया में किसी भी संदूषण को रोकने के लिए अक्रिय हीलियम के प्रवाह में पायरोलिसिस किया जाता है। फिर यह नामक उपकरण से गैस की जांच करता है ट्यून करने योग्य लेजर स्पेक्ट्रोमीटर यह पता लगाने के लिए कि मीथेन में कार्बन समस्थानिक क्या हैं।

नासा क्यूरियोसिटी रोवर सैंपल एनालिसिस एट मार्स (एसएएम) टूल

मंगल उपकरण पर नमूना विश्लेषण को एसएएम कहा जाता है। एसएएम तीन अलग-अलग उपकरणों से बना है जो कार्बनिक रसायनों और प्रकाश तत्वों की खोज और माप करते हैं जो संभावित रूप से जीवन से जुड़े महत्वपूर्ण तत्व हैं। श्रेय: NASA / JPL-कैल्टेक

क्यूरियोसिटी के एसएएम के पीछे की टीम ने इस प्रक्रिया के साथ 24 रॉक नमूनों को देखा और हाल ही में कुछ उल्लेखनीय खोज की। छह नमूनों में C12 से C13 का ऊंचा अनुपात दिखाया गया है। C12 / C13 अनुपात के लिए पृथ्वी-आधारित संदर्भ मानक की तुलना में, इन छह साइटों के नमूनों में प्रति हज़ार C12 प्रति हज़ार से अधिक भाग शामिल थे। पृथ्वी पर, 98.93% कार्बन C12 अर्थ है, और C13 शेष 1.07% बनाता है।

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प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज (पीएनएएस) में प्रकाशित एक नए अध्ययन ने निष्कर्ष प्रस्तुत किए। इसका शीर्षक है “गेल क्रेटर, मार्स में अवक्षयित कार्बन समस्थानिक रचनाएँ देखी गईं।“मुख्य लेखक क्रिस्टोफर हाउस हैं, जो पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के क्यूरियोसिटी वैज्ञानिक हैं।

यह एक रोमांचक खोज है, और यदि ये परिणाम पृथ्वी पर प्राप्त किए जाते हैं, तो वे संकेत देंगे कि एक जैविक प्रक्रिया ने C12 की प्रचुरता का उत्पादन किया।

प्राचीन पृथ्वी पर, सतह के बैक्टीरिया ने मीथेन को एक उपोत्पाद के रूप में उत्पादित किया था। उन्हें कहा जाता है मिथेनोजेन्स, और वे आर्किया डोमेन से प्रोकैरियोट्स हैं। मेथनोगेंस आज भी पृथ्वी पर, एनोक्सिक आर्द्रभूमि में, जुगाली करने वालों के पाचन तंत्र में और गर्म झरनों जैसे चरम वातावरण में मौजूद हैं।

ये बैक्टीरिया मीथेन का उत्पादन करते हैं जो वातावरण में प्रवेश करते हैं, पराबैंगनी प्रकाश के साथ बातचीत करते हैं। उन अंतःक्रियाओं से अधिक जटिल अणु उत्पन्न होते हैं जो पृथ्वी की सतह पर बरसते हैं। वे अपने कार्बन हस्ताक्षरों के साथ, पृथ्वी की चट्टानों में संरक्षित हैं। मंगल पर भी ऐसा ही हुआ होगा, और अगर ऐसा होता है, तो यह क्यूरियोसिटी के निष्कर्षों के लिए जिम्मेदार हो सकता है।

लेकिन यह मंगल है। अगर मंगल ग्रह पर जीवन की खोज का इतिहास हमें कुछ भी बताता है, तो यह खुद से आगे नहीं बढ़ना है।

मार्स लैब में क्यूरियोसिटी के सैंपल एनालिसिस के पूर्व प्रमुख अन्वेषक पॉल महाफी ने कहा, “हमें मंगल ग्रह पर ऐसी चीजें मिल रही हैं, जो बेहद दिलचस्प हैं, लेकिन हमें यह कहने के लिए और सबूतों की जरूरत होगी कि हमने जीवन की पहचान कर ली है।” “तो हम देख रहे हैं कि जीवन नहीं तो हम जो कार्बन हस्ताक्षर देख रहे हैं, उसका और क्या कारण हो सकता है।”

जिज्ञासा सर्वेक्षण एक रहस्य

क्यूरियोसिटी ने यह 360-डिग्री पैनोरमा 9 अगस्त, 2018 को वेरा रुबिन रिज पर लिया। श्रेय: NASA / JPL-कैल्टेक / MSSS

अपने पेपर में, लेखक लिखते हैं, “विषम रूप से समाप्त होने के लिए कई प्रशंसनीय स्पष्टीकरण हैं” 13सी विकसित मीथेन में देखा गया है, लेकिन आगे के शोध के बिना कोई भी स्पष्टीकरण स्वीकार नहीं किया जा सकता है।”

इस तरह के कार्बन हस्ताक्षरों को समझने में आने वाली कठिनाइयों में से एक हमारी तथाकथित पृथ्वी पूर्वाग्रह है। वायुमंडलीय रसायन विज्ञान और संबंधित चीजों के बारे में वैज्ञानिक जो कुछ भी जानते हैं, वह पृथ्वी पर आधारित है। इसलिए जब मंगल पर इस नए खोजे गए कार्बन हस्ताक्षर की बात आती है, तो वैज्ञानिकों को अपने दिमाग को उन नई संभावनाओं के लिए खुला रखना चुनौतीपूर्ण लग सकता है जो मंगल पर मौजूद नहीं हो सकती हैं। मंगल ग्रह पर जीवन की खोज का इतिहास हमें यही बताता है।

गोडार्ड एस्ट्रोबायोलॉजिस्ट जेनिफर एल। आइजेनब्रोड ने कहा, “सबसे कठिन काम पृथ्वी को छोड़ना और उस पूर्वाग्रह को छोड़ना है जो हमारे पास है और वास्तव में मंगल ग्रह पर रसायन विज्ञान, भौतिकी और पर्यावरण प्रक्रियाओं के मूल सिद्धांतों में जाने की कोशिश कर रहा है।” कार्बन अध्ययन। इससे पहले, ईजेनब्रोड ने मंगल ग्रह की सतह पर असंख्य कार्बनिक अणुओं – जिनमें कार्बन होता है – का पता लगाने में क्यूरियोसिटी वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम का नेतृत्व किया।

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“हमें अपने दिमाग को खोलने और बॉक्स के बाहर सोचने की जरूरत है,” आइजेनब्रोड ने कहा, “और यही यह पेपर करता है।”

शोधकर्ता अपने पेपर में असामान्य कार्बन हस्ताक्षर के लिए दो गैर-जैविक स्पष्टीकरण बताते हैं। एक में आणविक बादल शामिल हैं।

आणविक बादल परिकल्पना बताती है कि हमारा सौर मंडल लाखों साल पहले एक आणविक बादल से गुजरा था। यह एक दुर्लभ घटना है, लेकिन यह हर 100 मिलियन वर्षों में लगभग एक बार होता है, इसलिए वैज्ञानिक इसे छूट नहीं सकते। आणविक बादल मुख्य रूप से आणविक हाइड्रोजन होते हैं, लेकिन हो सकता है कि गेल क्रेटर में क्यूरियोसिटी द्वारा खोजे गए लाइटर कार्बन के प्रकार में समृद्ध हो। बादल ने मंगल को नाटकीय रूप से ठंडा कर दिया होगा, जिससे इस परिदृश्य में हिमाच्छादन हो सकता है। शीतलन और हिमाच्छादन ने आणविक बादलों में हल्के कार्बन को मंगल के अन्य कार्बन के साथ मिलाने से रोका होगा, जिससे ऊंचा C12 जमा हो जाएगा। कागज में कहा गया है कि “हिमनद की अवधि के दौरान हिमनद पिघलते हैं और बर्फ पीछे हटने के बाद हिमनदों की भू-आकृति विज्ञान सतह पर अंतरतारकीय धूल कणों को छोड़ देना चाहिए।”

परिकल्पना फिट बैठती है क्योंकि क्यूरियोसिटी ने लकीरों के शीर्ष पर कुछ ऊंचे C12 स्तरों को पाया – जैसे कि वेरा रुबिन रिज के शीर्ष – और गेल क्रेटर में अन्य उच्च बिंदु। पेपर में कहा गया है कि नमूने “विभिन्न प्रकार के लिथोलॉजी (मडस्टोन, रेत और बलुआ पत्थर) से एकत्र किए गए थे और अस्थायी रूप से पूरे मिशन संचालन में फैले हुए हैं।” फिर भी, आणविक बादल परिकल्पना घटनाओं की एक असंभावित श्रृंखला है।

वेरा रुबिन रिज पर नासा क्यूरियोसिटी रोवर

नासा के क्यूरियोसिटी रोवर ने गेल क्रेटर के अंदर माउंट शार्प के आधार पर वेरा रुबिन रिज की खोज करते हुए ड्रिल की ओर इशारा करते हुए अपने रोबोटिक हाथ को ऊपर उठाया – दूर के क्रेटर रिम द्वारा बैकड्रॉप। यह Navcam कैमरा मोज़ेक Sol 1833, 2 अक्टूबर, 2017 को ली गई कच्ची छवियों से सिला गया था और रंगीन किया गया था। श्रेय: NASA / JPL / केन क्रेमर / kenkremer.com / मार्को डि लोरेंजो।

अन्य गैर-जैविक परिकल्पना में पराबैंगनी प्रकाश शामिल है। मंगल का वातावरण 95% से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड है, और इस परिदृश्य में, यूवी प्रकाश ने मंगल के वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड गैस के साथ बातचीत की होगी जो नए कार्बन युक्त अणुओं का उत्पादन करेगी। अणु मंगल की सतह पर बरस गए होंगे और वहां की चट्टान का हिस्सा बन गए होंगे। यह परिकल्पना उसी तरह है जैसे मेथनोगेंस अप्रत्यक्ष रूप से पृथ्वी पर C12 का उत्पादन करते हैं, लेकिन यह पूरी तरह से अजैविक है।

“तीनों स्पष्टीकरण डेटा फिट बैठते हैं,” प्रमुख लेखक क्रिस्टोफर हाउस ने कहा। “हमें उन्हें अंदर या बाहर शासन करने के लिए बस अधिक डेटा की आवश्यकता है।”

कार्बन सिग्नेचर मार्स रॉक्स

अध्ययन से यह आंकड़ा तीन परिकल्पनाओं को दर्शाता है जो कार्बन हस्ताक्षर की व्याख्या कर सकते हैं। नीले रंग में मंगल के आंतरिक भाग से जैविक रूप से उत्पादित मीथेन को दिखाया गया है, जिससे फोटोलिसिस के बाद 13C-क्षीण कार्बनिक पदार्थ का जमाव होता है। नारंगी यूवी प्रकाश के माध्यम से फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं को दिखाता है जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न वायुमंडलीय उत्पाद हो सकते हैं, जिनमें से कुछ आसानी से टूटे हुए रासायनिक बंधनों के साथ कार्बनिक पदार्थ के रूप में जमा हो जाएंगे। ग्रे आणविक बादल परिकल्पना को दर्शाता है। क्रेडिट: हाउस एट अल। 2022.

“पृथ्वी पर, प्रक्रियाएं जो कार्बन सिग्नल का उत्पादन करती हैं जो हम मंगल ग्रह पर खोज रहे हैं, जैविक हैं,” हाउस ने कहा। “हमें यह समझना होगा कि क्या वही स्पष्टीकरण मंगल के लिए काम करता है या यदि अन्य स्पष्टीकरण हैं क्योंकि मंगल बहुत अलग है।”

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क्यूरियोसिटी के लगभग आधे नमूनों में अप्रत्याशित रूप से C12 का स्तर बढ़ गया था। वे न केवल पृथ्वी के अनुपात से अधिक हैं; वे मंगल ग्रह के उल्कापिंडों और मंगल ग्रह के वातावरण में वैज्ञानिकों की तुलना में अधिक ऊंचे हैं। नमूने गेल क्रेटर में पांच स्थानों से आए थे, और सभी स्थानों में एक बात समान थी: उनके पास प्राचीन, अच्छी तरह से संरक्षित सतहें हैं।

जैसा कि पॉल महाफी ने कहा, निष्कर्ष “तांत्रिक रूप से दिलचस्प हैं।” लेकिन वैज्ञानिक अभी भी मंगल के कार्बन चक्र के बारे में सीख रहे हैं, और बहुत कुछ है जिसके बारे में हम अभी भी अनजान हैं। पृथ्वी के कार्बन चक्र के आधार पर मंगल के कार्बन चक्र के बारे में धारणा बनाना आकर्षक है। लेकिन कार्बन मंगल के माध्यम से इस तरह से चक्रित हो सकता है जिसका हमने अभी तक अनुमान भी नहीं लगाया है। यह कार्बन हस्ताक्षर जीवन के लिए एक संकेत है या नहीं, यह अभी भी मूल्यवान ज्ञान है जब मंगल के कार्बन हस्ताक्षर को समझने की बात आती है।

“मंगल ग्रह पर कार्बन चक्र को परिभाषित करना यह समझने की कोशिश करने के लिए बिल्कुल महत्वपूर्ण है कि जीवन उस चक्र में कैसे फिट हो सकता है,” वाशिंगटन डीसी में कार्नेगी इंस्टीट्यूशन फॉर साइंस के एक क्यूरियोसिटी वैज्ञानिक एंड्रयू स्टील ने कहा, “हमने पृथ्वी पर वास्तव में सफलतापूर्वक ऐसा किया है। , लेकिन हम अभी मंगल के लिए उस चक्र को परिभाषित करना शुरू कर रहे हैं।”

लेकिन पृथ्वी के कार्बन चक्र के आधार पर मंगल के बारे में निष्कर्ष निकालना आसान नहीं है। स्टील ने यह स्पष्ट किया जब उन्होंने कहा, “पृथ्वी पर कार्बन चक्र का एक बड़ा हिस्सा है जिसमें जीवन शामिल है, और जीवन के कारण, पृथ्वी पर कार्बन चक्र का एक हिस्सा है जिसे हम समझ नहीं सकते क्योंकि हम जहां भी देखते हैं, वहां है जिंदगी। “

रोशेट में दृढ़ता की सेल्फी

नासा का पर्सवेरेंस रोवर जेजेरो क्रेटर पर मंगल ग्रह पर प्राचीन जीवन के संकेतों की खोज कर रहा है। क्यूरियोसिटी के परिणाम दृढ़ता की नमूना गतिविधियों को सूचित कर सकते हैं। श्रेय: NASA / JPL-कैल्टेक / MSSS

क्यूरियोसिटी अभी भी मंगल ग्रह पर काम कर रही है और अभी कुछ समय के लिए रहेगी। मंगल के कार्बन चक्र की बेहतर समझ के साथ इन नमूनों का अर्थ आगे है। कार्बन आइसोटोप सांद्रता को मापने के लिए जिज्ञासा अधिक चट्टान का नमूना देगी। यह अन्य अच्छी तरह से संरक्षित प्राचीन सतहों से चट्टान का नमूना लेगा, यह देखने के लिए कि क्या परिणाम इनके समान हैं। आदर्श रूप से, यह एक और मीथेन प्लम का सामना करेगा और इसका नमूना लेगा, लेकिन वे घटनाएं अप्रत्याशित हैं, और एक के लिए तैयार करने का कोई तरीका नहीं है।

किसी भी तरह से, ये परिणाम Jezero Crater पर Perseverance के नमूने एकत्र करने की सूचना देने में मदद करेंगे। दृढ़ता समान कार्बन संकेतों की पुष्टि कर सकती है और यह भी निर्धारित कर सकती है कि वे जैविक हैं या नहीं।

दृढ़ता भी पृथ्वी पर लौटने के लिए नमूने एकत्र कर रही है। वैज्ञानिक उन नमूनों का अध्ययन रोवर की ऑनबोर्ड लैब की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से करेंगे, इसलिए कौन जानता है कि हम क्या सीखेंगे।

मंगल ग्रह पर प्राचीन जीवन एक आकर्षक संभावना है, लेकिन अभी के लिए, कम से कम, यह अनिश्चित है।

मूल रूप से . पर प्रकाशित ब्रह्मांड आज.

इस शोध पर अधिक जानकारी के लिए देखें:

संदर्भ: क्रिस्टोफर एच। हाउस, ग्रेगरी एम। वोंग, क्रिस्टोफर आर। वेबस्टर, ग्रेगरी जे। फ्लेश, हीथर बी। फ्रांज, जेनिफर सी। स्टर्न, एलेक्स पावलोव, सुशील के द्वारा “गेल क्रेटर, मार्स पर मनाया गया कार्बन आइसोटोप रचनाएं”। . . अत्रेय, जेनिफर एल. आइजेनब्रोड, एलेक्सिस गिल्बर्ट, एमी ई. हॉफमैन, मावा मिलन, एंड्रयू स्टील, डेनियल पी. ग्लेविन, चार्ल्स ए. मालेस्पिन और पॉल आर. महाफ़ी, 17 जनवरी 2022, राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही.
डीओआई: 10.1073 / पीएनएस.2115651119

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