كشفت دراسة حديثة أجراها علماء من جامعة ولاية بنسلفانيا عن نتائج مفاجئة حول تأثير تربة المريخ المحاكية على كائنات حية دقيقة تتمتع بقدرة استثنائية على البقاء. تعرضت حيوانات تعرف بالدببة المائية (Tardigrades)، وهي كائنات مجهرية قادرة على تحمل أقسى الظروف بما في ذلك فراغ الفضاء، لدفعة من التربة المصممة خصيصًا لمحاكاة التربة المريخية. أدت هذه التجربة إلى تباطؤ ملحوظ في حركة الدببة المائية وصولاً إلى توقفها التام، مما يشير إلى وجود خصائص غير معروفة في هذه التربة قد تعيق الحياة البيولوجية.
اللافت في هذه الدراسة هو أن الدببة المائية استعادت حيويتها وحركتها الطبيعية بعد غسل التربة المحاكية بالماء العادي، حتى بعد تعرضها لعدة أيام. هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام فهم أعمق للتحديات والفرص التي قد تواجه استيطان الإنسان على كواكب أخرى، خاصة فيما يتعلق بالموارد المحلية وكيفية التكيف معها أو تحييد أي تأثيرات سلبية محتملة.
فهم طبيعة تربة المريخ ضروري للمستعمرين المستقبليين
تحديات الاستيطان وحماية البيئة
منذ بداية عصر استكشاف الفضاء، اتخذ العلماء إجراءات معقدة لضمان عدم تلويث المجسات والمركبات الفضائية التي تزور عوالم أخرى للكائنات الأرضية. تُطبق هذه الإجراءات نفسها لحماية رواد الفضاء والمستعمرين البشريين المستقبليين من الملوثات المحلية، سواء كانت بيولوجية أو غير بيولوجية.
وفقًا لأستاذة علم الأحياء الدقيقة في جامعة ولاية بنسلفانيا ألتونا، كورين بايكرمانز، يجب على مخططي المهام الذين يصممون رحلات طويلة الأجل إلى أماكن مثل القمر والمريخ، إيلاء اهتمام أكبر لهذه التدابير الوقائية. كما يحتاجون إلى فهم الآليات الكامنة وراء المواد المحلية التي قد تقاوم أو تساعد في الاستيطان البشري، بما في ذلك قدرتها على دعم نمو المحاصيل وأشكال الحياة الأخرى.
وصرحت بايكرمانز: "عند النظر في إرسال البشر إلى بيئات غير أرضية، نحتاج إلى فهم شيئين: كيف ستؤثر البيئة على الأشخاص، وكيف سيؤثر الأشخاص على البيئة".
على سبيل المثال، إذا كان الكوكب يمتلك بالفعل حماية طبيعية متطورة ضد "الغزاة" في الريغوليث (المادة الصخرية والترابية الأساسية للكوكب)، فقد يكون ذلك مفيدًا للمستعمرين البشريين المستقبليين. ومع ذلك، أشارت البروفيسورة بايكرمانز إلى أنه إذا كانت التربة الأساسية لكوكب يأمل البشر في استيطانه تمتلك خاصية تثبط الحياة، فسوف يحتاجون إلى معرفة كيفية مواجهة ذلك أو إزالته تمامًا لدعم المحاصيل وربما التخفيف من أي تهديد للحيوانات والبشر.
وأضافت: "نحن نعرف الكثير عن البكتيريا والفطريات في الريغوليث المحاكى، ولكن القليل جدًا عن تأثيرها على الحيوانات - حتى الحيوانات المجهرية مثل الدببة المائية".
الدببة المائية: ناجون صغار في أقسى الظروف
خصائص الدببة المائية وقدرتها على التحمل
نظرًا لصعوبة إجراء تجارب مباشرة على الريغوليث الذي تم جمعه من المريخ، استخدم الباحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا تربة محاكية مصممة لتقليد التركيب الكيميائي والمعدني للريغوليث المريخي الحقيقي بدقة. في هذه التجارب، استخدم الفريق نوعين من الريغوليث المحاكى استنادًا إلى الريغوليث الذي جمعته مركبة Curiosity التابعة لوكالة ناسا من رواسب Rocknest داخل فوهة Gale.
وفقًا لبيان أعلن عن التجارب الجديدة، فإن المحاكي الأول، MGS-1، تم تصميمه لتقليد طبقة الريغوليث العامة على سطح الكوكب. أما التربة المحاكية الثانية، OUCM-1، فقد تم تصميمها لتقليد التربة المحلية التي جُمعت من رواسب Rocknest جنوب خط استواء الكوكب بشكل أفضل، مع إيلاء اهتمام خاص للمواد والتركيبات الكيميائية للمحاكي.
لاختبار التأثيرات على الحيوانات، اختار الفريق دفعة من الدببة المائية. عندما تتعرض هذه الكائنات القوية للجفاف أو لظروف قاسية مثل فراغ الفضاء أو الضغوط الشديدة في قاع المحيط، فإنها تدخل في حالة شبه ميتة وخاملة. ومع ذلك، عندما يتم ترطيب الدببة المائية، فإنها تصبح نشطة. ووفقًا لفريق البحث، حتى في هذه الحالة الأكثر حساسية، يمكنها البقاء نشطة خلال فترات محدودية توافر الغذاء أو درجات الحرارة المتجمدة، مما يجعلها عينات اختبار مثالية لتقييم القدرة على البقاء في تربة المريخ.
وقال بايكرمانز: "لقد حققنا في التأثير المحدد والمعزول للريغوليث على الدببة المائية".
اكتشاف مادة مثبطة بيولوجيًا غامضة
نتائج التجارب وتحليل التأثير
بعد الحصول على عينتي الريغوليث، قام بايكرمانز، الذي ينسق أيضًا برنامج علم الأحياء في جامعة ولاية بنسلفانيا ألتونا، بخلطهما مع الدببة المائية. بعد ذلك، قام الباحث بفحص دوري للمزيجتين تحت المجهر على مدى الأيام القليلة التالية. كشفت هذه المراقبة أن مستويات نشاط الدببة المائية كانت مختلفة اعتمادًا على الريغوليث الذي انغمست فيه.
وفقًا لبايكرمانز، أظهرت الدببة المائية المخلوطة بتربة المريخ "الأوسع" MGS-1 أن التأثير المثبط كان "ضارًا جدًا" مقارنة بـ OUCM-1. وعلى العكس من ذلك، تحركت الدببة المائية المخلوطة بنسخة أكثر محلية من التربة المريخية المحاكية بشكل أبطأ، لكن الباحث قال إن التأثير المثبط للمحاكي كان "أقل بكثير" من MGS-1.
وأضاف بايكرمانز: "لقد فوجئنا بعض الشيء بمدى ضرر MGS-1".
بعد وضع فرضية مفادها أنه قد تكون هناك مكونات كيميائية أو مادية في تربة المريخ المحاكية يمكن "غسلها بعيدًا"، قام الفريق بشطف دفعة من MGS-1 بالماء العادي وخلطها مع بعض الدببة المائية والماء. وكما هو متوقع، أظهرت الدببة المائية المعرضة للتربة المغسولة انخفاضًا شبه معدوم في النشاط.
قال بايكرمانز: "يبدو أن هناك شيئًا "ضارًا جدًا" في MGS-1 يمكن أيضًا إذابته في الماء"."""
كما افترض أن هذه المادة المثبطة غير المحددة يمكن إذابتها وإزالتها باستخدام الأملاح أو "بعض المركبات الأخرى". وفي كلتا الحالتين، قال فريق البحث إن فهم الآلية يمكن أن يؤثر على خطط الاستيطان المستقبلية.
“هذا كان غير متوقع، ولكنه جيد بمعنى أنه يعني أن آلية الدفاع في الريغوليث يمكن أن توقف الملوثات،” أوضح البروفيسور. “وفي الوقت نفسه، يمكن غسلها للمساعدة في دعم نمو النباتات أو منع الضرر للبشر الذين يتلامسون معها.”
'فصل' مكونات النظام الشامل لحماية الكواكب
أهمية البحث للمستقبل
على الرغم من أن الدراسة كشفت أن غسل تربة المريخ قبل استخدامها قد يكون ضروريًا، إلا أن الفريق أشار إلى أن المياه مورد نادر في مهام الفضاء. ومع ذلك، لاحظ البروفيسور أن مجرد معرفة أن أي شيء يثبط نشاط الدببة المائية في الريغوليث المريخي المحاكى يمكن غسله بعيدًا، هو أمر قيم للمهام المستقبلية إلى الكوكب الأحمر.
وأوضح بايكرمانز: "من خلال هذا البحث، نحن نبحث عن مورد محتمل لزراعة النباتات كجزء من إنشاء مجتمع صحي".
ومع ذلك، قال البروفيسور إن فريقه يستكشف أيضًا ما إذا كانت هذه المادة يمكن أن تساعد المخططين في المهام العلمية والاستيطانية على حماية النظام البيئي للكوكب من الملوثات الأرضية، "وهو هدف لحماية الكواكب".
للمضي قدمًا، بدأ الفريق تجارب لتضمين ظروف أخرى تتجاوز التركيب الكيميائي والمادي التي قد تثبط النشاط البيولوجي، بما في ذلك درجة الحرارة والضغط الجوي.
وأوضح البروفيسور بايكرمانز: "الريغوليث ليس المكون الوحيد بالطبع". "ولكننا نبدأ في فصل مكونات هذا النظام الشامل حيث يمكن لأي جزء بمفرده أن يكون عائقًا أو يفيد الفهم الأكبر لحماية الكواكب."
نُشرت الدراسة بعنوان "بقاء الدببة المائية لفترة قصيرة (Ramazzottius cf. varieornatus و Hypsibius exemplaris) في محاكيات الريغوليث المريخي (MGS-1 و OUCM-1)" في مجلة International Journal of Astrobiology.
