مطالعه متان چگونه به کشف حیات فرازمینی کمک می‌کند؟

یافته‌های ‌مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که اگر میکروب‌ها در جهان‌های دیگر وجود داشته باشند، ممکن است مولکول‌های مشابهی برای ایجاد و تثبیت متان ایجاد کنند که به نوبه خود بر ترکیب آب‌های اقیانوس و جو آن دنیاها تأثیر می‌گذارد بنابراین، برای یافتن حیات بیگانه، شاید لازم باشد مسیر متان کلاترات را دنبال کنیم.

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، مطالعات متان روی زمین می‌تواند به جستجوی حیات بیگانه در منظومه شمسی ما کمک کند اما چگونه؟

ممکن است در قمرهای زحل و مشتری، ترکیب کلاترات متان کلاترات(clathrates) وجود داشته باشد و خوب است که ما این ترکیبات را روی زمین نیز داریم.

کلاترات یا ترکیب قفسی یک ماده شیمیایی است که از شبکه‌ای از مولکول‌ها تشکیل شده است. روی زمین، مقادیر زیادی متان در ساختارهای شیمیایی سفید رنگ و قفس مانند به دام افتاده‌ است.

این رسوبات عمدتا در مناطق قطبی منجمد دائمی و همچنین در بستر دریا یافت می‌شوند، اما نکته کلیدی در اینجا است که آنها مختص سیاره ما نیستند. مخازن مشابهی بر روی اجرام در سراسر منظومه شمسی از سیارات و قمرهای آنها گرفته تا دنباله‌دارهای در حال حاضر، وجود دارد. اگرچه دانشمندان تصور می‌کنند که چنین ذخایری در نهایت بر ترکیب آب‌های اقیانوسی و جوی این جهان‌ها تأثیر می‌گذارند، اما این سؤال همچنان وجود دارد که آیا این ترکیبات از فرآیندهای بیولوژیکی نشات می‌گیرند یا خیر.

 بسیاری از کارشناسان مدت‌هاست به این فکر می‌کنند که چگونه این قفس‌های متان در شرایط فشار بالای آب اقیانوس پایدار باقی می‌مانند.

اکنون، گروهی از محققانی که در حال مطالعه یکی از این ذخایر متان که از بستر دریا در سواحل اورگان برداشته شده است، بودند دسته‌ای از پروتئین‌های ناشناخته را کشف کردند که به نظر می‌رسد نقش مهمی در تثبیت ساختار این ذخایر دارند.

جنیفر گلس(Jennifer Glass)، استاد دانشکده زمین و علوم جوی در موسسه فناوری جورجیا و یکی از محققان این مطالعه جدید می‌گوید: ما می‌خواستیم بفهمیم که چگونه این سازندها در زیر بستر دریا پایدار می‌مانند و دقیقا چه مکانیسم‌هایی به پایداری آنها کمک می‌کند. این کاری است که هیچ کس قبلا انجام نداده است.

در روی زمین، رسوبات جامد یخ مانند معروف به متان کلاترات زمانی تشکیل می‌شوند که میکروارگانیسم‌های موجود در آب‌های اقیانوس، مواد آلی مانند بقایای پلانکتون‌ها را به متان تبدیل می‌کنند. این رسوبات در طول زمان به گاز تبدیل می‌شوند و به سمت بالا حرکت می‌کنند. در نهایت، این ماده شیمیایی در جو منتشر می‌شود. اما در مناطقی مانند قطب شمال، جایی که آب سریع‌تر از بقیه سیاره گرم می‌شود، مقادیر زیادی متان پیش از آن که جوامع بیولوژیکی بتوانند آن‌ها را مصرف کنند از آب‌های اقیانوس خارج می‌شود.

گلس پیش از این گفته بود: این میکروب‌های عمیق ژن‌هایی را کدگذاری می‌کنند که با هر موجودی در سطح زمین متفاوت است. این پروژه به ما این فرصت را می‌دهد تا استراتژی‌های بقای میکروبی را در شرایط سخت کشف کنیم، نقش میکروب‌ها در سرنوشت متان در مخازن هیدرات را درک کنیم، و توانایی تحقیقاتی خود را گسترش دهیم.

برای درک بهتر کلترات متان، محققان در این مطالعه جدید، ژن‌های پروتئین‌های موجود در رسوب را شناسایی کردند. سپس، پروتئین‌ها برای تجزیه و تحلیل بیشتر در آزمایشگاه بازآفرینی شدند. برای آزمایش این پروتئین‌ها، این گروه همچنین با بازآفرینی فشارهای بالا و دمای پایین موجود در بستر دریا، مواد متان را در آزمایشگاه تولید کردند. یک محفظه فشار منحصربفرد که شرایط کف دریا را شبیه‌سازی می‌کند، از ابتدا ساخته شد و برای اندازه‌گیری میزان مصرف گاز در یک زمان معین مورد استفاده قرار گرفت و به درک بهتر سرعت تشکیل آن کمک کرد.

نتایج نشان داد که دسته‌ای از پروتئین‌ها به نام پروتئین‌های متصل شونده به کلترات باکتریایی(CbpAs) بر رشد کلترات با تعامل مستقیم با ساختار آن تاثیر می‌گذارند. دانشمندان می‌گویند پروتئین‌هایی با ویژگی‌های ضد یخ مانند پروتئین‌هایی که به ماهی‌ها کمک می‌کنند در دماهای سردتر زنده بمانند، ساختار کلترات را تثبیت کردند.

ابیگیل جانسون(Abigail Johnson)، محقق فوق دکترا در دانشگاه جورجیا که در آزمایشگاه متان کلاترات را تشکیل داده بود، می‌گوید: ما خیلی خوش شانس بودیم که این تحقیقات واقعا جواب داد، زیرا اگرچه این پروتئین‌ها را بر اساس شباهت آنها به پروتئین‌های ضد یخ انتخاب کردیم، اما آنها کاملا متفاوت هستند. آنها در طبیعت عملکرد مشابهی دارند، اما این کار را از طریق یک سیستم بیولوژیکی کاملا متفاوت انجام می‌دهند.

تحقیقات قبلی نشان داده است که در نقاط دیگر منظومه شمسی مانند مریخ متان از واکنش‌های گرمابی نشات می‌گیرد.

دانشمندان بر این باورند که در قمر تیتان که بزرگ‌ترین قمر زحل است، این گاز از واحدهای سازنده آن از دوران اولیه منظومه شمسی سرچشمه می‌گیرد. تصور می‌شود انسلادوس قمر زحل و قمر اروپای سیاره مشتری، که مسلما بهترین مکان‌های کنونی برای جستجوی حیات هستند میزبان گازهای متان کلترات نیز باشند.

یافته‌های این مطالعه جدید نشان می‌دهد که اگر میکروب‌ها در جهان‌های دیگر وجود داشته باشند، ممکن است مولکول‌های مشابهی برای ایجاد و تثبیت متان کلترات ایجاد کنند که به نوبه خود بر ترکیب آب‌های اقیانوس و جو آن دنیاها تأثیر می‌گذارد.

بنابراین، برای یافتن حیات بیگانه، شاید لازم باشد مسیر متان کلاترات را دنبال کنیم.

این تحقیق ماه گذشته در مقاله‌ای در مجله PNAS Nexus منتشر شد.