لماذا الماء مهم جدًا لإيجاد حياة خارج كوكب الأرض؟

المياه. على الأرض ، وجدت في كل مكان ، من القبعات الجليدية القطبية إلى السخانات البخارية. وحيث يوجد الماء ، توجد الحياة ، بدون استثناء تقريبًا. يقول برايان جلاسر ، عالم المحيطات من "عندما نجد الماء هنا على الأرض - سواء كانت بحيرات مغطاة بالجليد أو ينابيع المياه الحرارية في أعماق البحار أو الصحارى القاحلة - إذا كان هناك أي ماء ، نجد أيضًا ميكروبات يمكنها العيش فيها". جامعة هاواي في مانوا ، دراسة علم الأحياء الفلكي.

لذلك ، كان شعار ناسا في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض "اتبع الماء".

في اليوم الآخر ، أعلن علماء ناسا عن اكتشاف المريخ: أثبتت تيارات الظلام التي شاهدها العلماء على المريخ خلال أشهر الصيف لأكثر من عشر سنوات أنها دليل على تدفق المياه. في حين أن تيارات المياه المالحة قد تكون مشبعة بأملاح الكلوريد بحيث لا تدعم الحياة ، إلا أنها تزيد من احتمالية الحياة على المريخ في الوقت الحالي.

ولكن لماذا الماء مثل هذا الجزيء المهم للحياة؟ هل يمكن أن تكون هناك مكونات أخرى توفر وصفة مثالية للعيش على كواكب أخرى؟

اتضح العديد من الخصائص الكيميائية للمياهجعلها لا غنى عنها للكائنات الحية. لا يذوب الماء كل شيء تقريبًا فحسب ، بل هو أيضًا أحد المواد القليلة التي يمكن أن تكون في حالة صلبة وسائلة وغازية في نطاق درجة حرارة ضيقة نسبيًا.

الحياة الحالية

تقريبا كل الحياة على الأرض تستخدمالغشاء الذي يفصل الجسم عن البيئة. للبقاء على قيد الحياة ، يأخذ الجسم مواد مهمة لإنتاج الطاقة ، ويتخلص من المواد السامة مثل النفايات. لذلك ، الماء ضروري لأنه يظل سائلاً في درجات حرارة الأرض. أثناء التدفق ، يوفر طريقة فعالة لنقل المواد من الخلية إلى بيئة الخلية. يقول جلاسر إنه من الصعب للغاية إطلاق الطاقة من مادة صلبة (رغم وجود جراثيم تأكل الحجارة).

الجزء الآخر من المعادلة هو بجانب حقيقة أن الماءيمكن أن تحمل المواد من وإلى الخلية - المرتبطة بتكوين كيميائي فريد. يتكون جزيء الماء المتواضع من ذرتين من الهيدروجين مرتبطة بذرة أكسجين.

يقول Glaser: "الطريقة التي يتم بها الاتصال تجعل الماء مذيبًا عالميًا رائعًا" ، مما يسمح له بحل أي مادة تقريبًا.

بادئ ذي بدء ، يرجع ذلك إلى حقيقة أنالجزيئات قطبية ، تتراكم ذرات الهيدروجين على جانب واحد من الجزيء ، وتشكل منطقة إيجابية ، ويشكل الأكسجين في الطرف الآخر شحنة سالبة. تجذب نهاية الهيدروجين الإيجابية الأيونات السالبة (أو الذرات مع إلكترون إضافي في الغلاف الخارجي) ، في حين تجذب الطرف السلبي الأيونات الموجبة (التي تخلو من أحد الإلكترونات الخاصة بها).

تجعل خصائص ذوبان الماء المذهلة وسيلة مثالية لنقل المواد ، مثل الفوسفات أو أيونات الكالسيوم ، من وإلى الخلية.

مراحل المياه

ميزة أخرى من الماء هو ذلكيمكن أن يكون صلبًا وسائلًا وغازيًا في نطاق درجة الحرارة الملاحظ على الأرض. تبقى الجزيئات الأخرى التي تم تحديدها كمرشحين جيدين لدعم الحياة ، كقاعدة عامة ، سائلة في درجات الحرارة أو الضغوط غير المضيافة لأشهر أشكال الحياة.

يقول جلاسر: "الماء في الواقع مكان حلو".

ويضيف أن حقيقة أن المياه يمكن أن تكون في جميع المراحل الثلاثة في مجموعة ضيقة نسبياً من الضغوط تخلق العديد من الفرص للازدهار.

"جميع الدول الثلاث من المياه المتاحة على موقعنايقول جلاسر: "الكوكب يخلق مجموعة رائعة من الموائل والمناخ المصغر". على سبيل المثال ، يمكن العثور على الثلج المتجمد في الأنهار الجليدية الجبلية ، في حين يساعد بخار الماء على تدفئة الجو.

مهد المياه للحياة

يمكن أن يكون الماء أكثر من سائل يجعله أسهل.يقول رالف كايزر ، الفيزيائي والكيميائي بجامعة هاواي ، الذي يدرس الكيمياء الفلكية ، إن تدفق عمليات الحياة - يمكن أن يكون مهدًا وقائيًا أوصل اللبنات الأساسية للحياة إلى الأرض.

وفقًا لأحد نظريات أصل الحياةتحطمت المذنبات الجليدية على الأرض ، وهي نظرية البزلمية ، محملة بجزيئات عضوية صغيرة أصبحت أساس الحياة. لكن السفر عبر الفضاء هو محنة ، بسبب المستويات القوية للإشعاع التي يمكن أن تدمر الجزيئات العضوية الحساسة.

ومع ذلك ، فإن الماء في شكله الصلب يمكن أن يحمي الجزيئات من الإشعاع. "ربما لأن كتل البناء تم تجميدها في الماء ، فقد أصبحت عباءة الحماية الخاصة بهم."

بحثا عن بدائل

بالطبع ، على الرغم من أن الماء مهم للحياة على كوكبنا ، فقد تكون هناك أشكال حياة لا تعيش وفقًا لقواعد الأرض.

يبحث العلماء أيضًا عن سوائل أخرى يمكنها ذلكلعب دور مماثل كوسيط عالمي للنقل والمذيبات. يقول كريس مكاي ، عالم الأحياء الفلكي في مركز أبحاث أميس التابع لناسا في موفيت فيلد ، كاليفورنيا إن المتنافسين الرئيسيين هما الأمونيا والميثان. الأمونيا ، مثل الماء ، جزيء قطبي ، شائع نسبياً في الكون ، لكن العلماء لم يعثروا بعد على أجسام كبيرة تحتوي على الأمونيا في النظام الشمسي.

الميثان ليس قطبيًا ، لكن يمكنه إذابة العديد من المواد الأخرى. ومع ذلك ، على عكس الماء ، يصبح الميثان سائلاً فقط في درجات حرارة شديدة البرودة - عند درجة حرارة تقل عن 182 درجة مئوية.

"نحن نعلم أن على تيتان هناك بحيرات كبيرة منيقول ماكاي إن الميثان السائل والإيثان "أحد أقمار زحل". "لذا فإن السؤال المثير للاهتمام هو ما إذا كانت الحياة يمكن أن تستخدم الميثان السائل أو الإيثان."