منظور از کربن موجود در سرس، چه نوع کربنی است؟

به عنوان بزرگترین جسم در کمربند سیارکی، سرس یک دنیای شگفت‌انگیز است و از لحاظ زمین‌شناختی فعال‌تر از آنچیزی است که قبلا تصور می‌شد. واقعیت این است که سرس از کربن آلی ارگانیک غنی است و بخش بزرگی از تاریخ زمین‌شناسی آن است و اکنون دانشمندان شروع به درک این امر می‌کنند که چه چیزی برای حضور گسترده کربن در منظومه شمسی اتفاق افتاده و چگونه شیمی آلی می‌تواند منجر به توسعه زندگی شود.

در اوایل ماه جاری، دانشمندان اعلام کردند که سیاره کوتوله سرس دارای مواد آلی غنی از کربن است همانطور که قبلا تصور می شد، هم در سطح و هم در عمق آن. این امر به همین دلیل است که هیجان‌انگیز می‌باشد.

تصویر فالز کالر از سیاره کوتوله سرس – بزرگترین جسم در کمربند سیارکی – توسط فضاپیمای داون. تصویر نشان دهنده نقاط روشن مشهور سرس است و فالز کالر تفاوت در مواد سطحی را مشخص می‌سازد. تصویر از طریق NASA PhotoJournal

کربن یکی از رایج‌ترین عناصر موجود در جهان است و اساس زیست‌شناسی ارگانیک بر روی زمین می‌باشد. این عنصر را می‌توان در سراسر منظومه شمسی یافت، حتی در شهاب‌سنگ‌هایی که از قسمت‌های دیگر فضا به سطح زمین می‌رنسد. در حال حاضر دانشمندان جسم دیگری در منظومه شمسی یافته‌اند – سیاره کوتوله سرس – که غنی از کربن است، همانطوری که قبلا در موردش اینطور تصور میرفت. این نتایج در یک مقاله تجدید نظر شده در Nature Astronomy  در تاریخ 10 دسامبر 2018 منتشر شد.

ستاره شناس سیمون مارچی در موسسه تحقیقات جنوب غربی (SwRI) نویسنده اصلی مقاله جدید بود. او گفت:

سرس مانند یک کارخانه شیمیایی است. در میان اجسام درون منظومه شمسی، سرس دارای کانی‌شناسی  منحصر به فردی است که ظاهرا تا حدود 20 درصد جرم کربن را در نزدیک سطح خود دارد. تجزیه و تحلیل ما نشان می‌دهد که ترکیبات غنی از کربن به طور دقیق با محصولات متابولیسم آب سنگ، مانند رس مخلوط شده‌اند.

ساختار داخلی سرس که دانشمندان اکنون آن را درک می‌کنند. تصویر از NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

چرا حضور کربن بسیار جالب است؟

وجود کربن به تنهایی دلیلی بر وجود زندگی نیست، اگر چه به عنوان پایه‌ای برای شیمی آلی و زیست‌شناسی روی زمین عمل می‌کند. در ترکیب با اکسیژن و هیدروژن، کربن می‌تواند گروه‌های زیادی از ترکیبات مهم بیولوژیکی شامل قندها، الکل‌ها و چربی‌ها را تشکیل دهد. حضور آن در سرس شاهدی است که مواد اولیه برای زندگی – از جمله کربن – را می‌توان در بسیاری از مکان‌های مختلف یافت (نه تنها در منظومه شمسی ما بلکه در سراسر جهان).

به طور دقیق‌تر، یافته‌های جدید نشان می‌دهد که سرس هنوز هم، غنی از کربن آمورف یا کربن بی‌ریخت – مواد ارگانیک غنی از کربن – که از نظر نحوه توزیع کربن در سراسر منظومه شمسی قابل توجه است. (مواد ارگانیک مولکولهایی هستند که حاوی کربن هستند – آنها می توانند به صورت بدون زندگی شکل بگیرند اما همچنین بلوک‌های زندگی را تشکیل دهند). داده‌های جدید نشان می‌دهد که سرس حاوی کربن آمورف چند برابر بیشتر در سطح و در زیر سطح آن حتی بیشتر از شهاب‌سنگ‌های غنی از کربن است.

کربن آمورف یا کربن بی‌ریخت، کربنی آزاد و واکنشی است که هیچ ساختار بلورینگی در آن دیده نمی‌شود. کربن آمورف در حالت کلی با نام aC و کربن آمورف هیدروژنی به شکل aC:H یا HAC و کربن آمورف هرمی با ta-C نمایش داده می‌شود.

در حالی که سرس حاوی کربن بیشتری از شهاب‌سنگ‌ها است، این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که 50 تا 60 درصد از پوسته فوقانی سرس ممکن است ترکیباتی شبیه به شهاب‌سنگ‌های کاندریت کربن‌دار متداول داشته باشد که یکی از پیچیده‌ترین نوع شهاب‌سنگ‌ها است.

نمایش نزدیک از داخل دهانه اوروارا در سرس. ردیف مرکزی 6500 پا (1981 متر) از موادی است که از سطح عمیق زیر سطح ساخته شده است که از تعامل شیمیایی آب سنگی برخوردار است. تصویر از  NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA.

همانطور که مارچی توضیح داد:

نتایج ما حاکی از آن است که یا سرس، مواد فوق غنی از کربن را جذب می‌کنند یا این کربن در پوسته آن متمرکز می‌شود. هر دو سناریو بالقوه مهم هستند، زیرا ترکیب کانی‌شناسی سرس نشان‌دهنده یک رویداد جهانی در تغییر آب  سنگی است که می‌تواند شرایط مطلوب برای شیمی آلی فراهم کند.

به عبارت دیگر، کربن در سرس ممکن است از زمانی که سرس در ابتدا تشکیل شده و یا از اثرات برخورد دیگر سیارک‌ها ایجاد شده باشد. دانشمندان هنوز نمی‌دانند که این سناریو صحت دارد. اما صرفنظر از این، شواهدی از واکنش شیمیایی با آب بسیار جذاب است، زیرا در نهایت منجر به تشکیل بلوک‌های ساختمانی زندگی می‌شود، حتی اگر نتواند خود زندگی را درست کند.

سرس به عنوان یک سیاره کوتوله طبقه‌بندی شده است، اما بزرگترین سیارک در کمربند اصلی سیارکی بین مریخ و مشتری است. فضاپیمای داون ناسا اخیرا در تاریخ 1 نوامبر 2018 مأموریت خود را در سرس انجام داد، زمین‌شناسی آن را مطالعه کرد و تصاویری با وضوح بالا را از مدار به زمین فرستاد. یکی از شگفتی‌های بزرگ، “نقاط روشن” بود – رسوبات رنگی که در حال حاضر تعیین شده است که نمک کربنات سدیم – در سطح سنگی تیره‌تر است. دانشمندان بر این باورند که زمانی شکل گرفت که آب از سطح پایین عمیق‌تر به سطح بالا رسید و سپس در اتمسفر با آب بسیار ناچیز پراکنده بخار شد.

نمایش با وضوح بالا از Cerealia Facula – کربنات سدیم (نمک)  در  Occator. تصویر از  NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / روم Tcachenko.

این که آیا سرس تا به حال شرایط مناسبی برای تکامل زندگی داشته است یا نه، هنوز ناشناخته است، اگر چه شواهدی نیز وجود دارد که حداقل یک بار در زیر سطح آب – شاید حتی یک اقیانوس زیرزمینی وجود داشته است. این آب باعث تولید واکنش‌های شیمیایی در تماس با مواد معدنی در سنگ‌ها شد. همچنین شواهدی وجود دارد که نشان دهندۀ فعالیت یخ‌افشان گذشته – یا آتش‌فشان یخ، که فوران آب، آمونیاک یا متان به جای سنگ‌های مذاب است. حتی ممکن است که محیط زیرزمینی برای گرم شدن شیمیایی اولیه بیولوژیکی به اندازه کافی گرم و مرطوب باشد، هرچند نشانه‌های مستقیم آن هنوز کشف نشده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

What does Ceres’ carbon mean?

By Paul Scott Anderson in SPACE | December 27, 2018

https://earthsky.org/space/dwarf-planet-ceres-has-more-carbon-rich-organics-than-previously-thought