تعريض الكائنات الدقيقة في طبقة الستراتوسفير

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

مشروع "تعريض الكائنات الدقيقة في طبقة الستراتوسفير " ( E-MIST ) هو دراسة أجرتها وكالة ناسا لتحديد ما إذا كان بإمكان كائن دقيق معين البقاء على قيد الحياة في ظروف مشابهة لتلك الموجودة على كوكب المريخ . وقد نقلت الدراسة بكتيريا Bacillus pumilus وأبواغها بواسطة منطاد مملوء بالهيليوم إلى طبقة الستراتوسفير للأرض (على ارتفاع حوالي 31 كيلومترًا فوق مستوى سطح البحر)، ورصدت قدرة هذه الكائنات الدقيقة على البقاء في ظروف قاسية تحاكي ظروف المريخ ،  مثل انخفاض الضغط والجفاف والبرودة والإشعاع المؤين . [ 1 ]

أُجريت رحلة تجريبية للبالون والجندول من نيو مكسيكو في 24 أغسطس 2014. وجرت رحلة ثانية أطول في 10 أكتوبر 2015. [ 2 ]

ملخص

تم رصد كائنات دقيقة من جميع السلالات البيولوجية الرئيسية في الغلاف الجوي العلوي للأرض. [ 3 ] إذا كان من الممكن تحقيق عمليات الأيض والنمو والتكاثر الميكروبي بشكل مستقل عن سطح الأرض، فينبغي توسيع نطاق البحث عن مناطق صالحة للسكن على عوالم أخرى ليشمل الغلاف الجوي . [ 3 ] علاوة على ذلك، قد يساعد قياس قدرة البكتيريا المُكوِّنة للأبواغ، التي عُزلت سابقًا من مرافق تجميع المركبات الفضائية، على البقاء على سطح المريخ، وبالتالي تحسين إجراءات حماية الكواكب . [ 4 ]

تشبه الظروف البيئية في الغلاف الجوي العلوي ظروف سطح المريخ، وخاصة في طبقة الستراتوسفير - التي ترتفع من 10 إلى 50 كيلومترًا (6.2 إلى 31.1 ميلًا) فوق مستوى سطح البحر - والتي تتميز ببرودة شديدة، وانخفاض الضغط، والجفاف ، والأكسدة ، وارتفاع الإشعاع الشمسي . [ 3 ] [ 4 ]  

إلى جانب دراسة جدوى البقاء فحسب، لطالما شغل العلماء سؤال قدرة الكائنات الدقيقة على البقاء في ظروف الفضاء السحيق، واحتمالية انتقالها إلى كواكب أخرى، كالمريخ. ولتعميق هذا الفهم، من الضروري تحديد ما إذا كان هناك تكيف جيني (جيني) يحدث مع البقاء في هذه البيئة القاسية. [ 5 ] يمكن أن يوفر تحليل الحمض النووي الريبوزي (RNA ) رؤى قيّمة حول التأثيرات الوظيفية على الكائنات الدقيقة الباقية. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد هذا النهج في تحديد الجينات المرتبطة بإصلاح تلف غلاف الخلية ، والجينوم ، والبروتينات الأيضية الأساسية. [ 4 ] الكائن الدقيق الذي تم اختباره هو بكتيريا Bacillus pumilus (السلالة SAFR-032)، وهي بكتيريا مقاومة للإشعاع، مكونة للأبواغ، تم عزلها من بيئة غرفة نظيفة في وحدة تجميع مركبة فضائية تابعة لناسا. [ 6 ]

جندول

تحتوي الكبسولة التي تزن 80 رطلاً على أربعة أبواب دوارة، تعرض كل منها ما يصل إلى 10 عينات تجريبية لمدة 8 ساعات. [ 7 ] ولإنهاء الرحلة، تم تفجير شحنة متفجرة، مما أدى إلى إحداث ثقب في البالون. أُعيد جهاز E-MIST والحمولات العلمية الأخرى المُثبتة على كبسولة البالون إلى سطح الأرض بواسطة مظلة، حيث استعاد الباحثون المُنتظرون العينات البيولوجية لتحليلها. [ 8 ] تضمنت المكونات الرئيسية للحمولة بطارية ليثيوم أيون، ومقياس إشعاع فوق بنفسجي، ومجسات للرطوبة ودرجة الحرارة، وحاسوب طيران.

نتائج

بعد ثماني ساعات من التعرض في طبقة الستراتوسفير (على ارتفاع 31  كيلومترًا فوق مستوى سطح البحر)، تم القضاء على 99.9% من إجمالي البكتيريا. [ 9 ] ووفقًا للباحثين، "ستُعطَّل معظم البكتيريا الأرضية خلال اليوم الأول على سطح المريخ إذا تعرضت أسطح المركبات الفضائية الملوثة لأشعة الشمس المباشرة". [ 9 ]

من بين 40 مليون بوغة تعرضت لطبقة الستراتوسفير، لم يتبق سوى 267 بوغة (أي 0.0007%) قابلة للحياة. [ 2 ] وبناءً على ذلك، لن تبقى أي بوغات قابلة للحياة إذا تعرضت عينات الرحلة لأشعة الشمس لمدة 150 دقيقة إضافية في طبقة الستراتوسفير (ليصبح إجمالي الوقت 630 دقيقة). [ 2 ] أظهرت البوغات المتبقية ثلاثة استبدالات في نيوكليوتيد واحد (زوج قاعدي) مقارنةً بعينات التحكم غير المعرضة للشمس والمحفوظة على الأرض. ترتبط هذه المناطق الثلاث المشفرة بتكوين الأبواغ البكتيرية وعمليات الأيض. وقد سُجلت ملاحظة مماثلة على عينات SAFR-032 التي تعرضت للشمس خارج محطة الفضاء الدولية. [ 9 ] [ 2 ]

حتى بعد التنظيف، لا تزال المركبات الفضائية المغادرة للأرض تحمل على متنها كائنات دقيقة متغلغلة في الأسطح والأجهزة والإلكترونيات وغيرها من المناطق التي يصعب الوصول إليها وتنظيفها، والتي لا تتعرض لأشعة الشمس المباشرة، مما يثير القلق بشأن الكائنات القليلة المتبقية، والتي قد تتعرض لتطورات خطيرة. [ 2 ] يقترح الباحثون إمكانية دمج مصابيح الأشعة فوق البنفسجية من النوع C (مصفوفات مصابيح LED من النوع UVC) في مكونات المركبة الفضائية الهابطة للمساعدة في تعقيمها من الداخل. [ 2 ]

دراسة E-MIST - تجهيز الأجهزة.
دراسة E-MIST - بالون علمي.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فيغليوزي، جيانين م.؛ والتر، داريل (25 سبتمبر 2015). "السفر إلى المريخ بالتوقف العرضي" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 سبتمبر 2015 .
  2. 1 2 3 4 5 6 ظروف الستراتوسفير تُعطّل الأبواغ الداخلية البكتيرية من منشأة تجميع مركبة فضائية على سطح المريخ . خوداداد كريستينا ل.، وونغ غريغوري م.، جيمس لياندرو م.، ثاكار بريتال ج.، لين مايكل أ.، كاتيشيس جون أ.، وسميث ديفيد ج. علم الأحياء الفلكي . أبريل 2017، 17(4): 337-350. doi : 10.1089/ast.2016.1549
  3. سميث ، ديفيد ج . ( 21 أكتوبر 2013). "الميكروبات في الغلاف الجوي العلوي وفرص فريدة لأبحاث علم الأحياء الفلكي". علم الأحياء الفلكي . 13 (10): 981-990 . Bibcode : 2013AsBio..13..981S . doi : 10.1089/ast.2013.1074 . PMID 24106911 . 
  4. 1 2 3 سميث، ديفيد جيه؛ ثاكار، بريتال جيه؛ بهارات، أنتوني إي؛ دوكوس، آدم جي؛ وآخرون . "حمولة محمولة على بالون لتعريض الكائنات الدقيقة في طبقة الستراتوسفير (E-MIST)" (ملف PDF) . أبحاث الفضاء الجاذبية . 2 (2) . تاريخ الاسترجاع: 29 سبتمبر 2015 . 
  5. ↑ كشف الكائنات الدقيقة في طبقة الستراتوسفير (E-MIST) (ملف PDF). سي إل خداداد، وفيليب آر. مالوني. مؤتمر علوم الأحياء الفلكية (2015). الناشر: رابطة أبحاث الفضاء الجامعية (USRA).
  6. ↑ تعريض الكائنات الدقيقة في طبقة الستراتوسفير (E-MIST) (ملف PDF). سي إل خداداد، وفيليب آر. مالوني. مؤتمر علوم الأحياء الفلكية 2015. (2015).
  7. ↑ "تجربة ناسا E-MIST تحلق في الغلاف الجوي للأرض" . مركز جون إف كينيدي الفضائي التابع لناسا . 22 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 سبتمبر 2015 .
  8. ↑ فيجليوزي، جيانين م. (25 سبتمبر 2015). "تجربة بالون لدراسة البكتيريا على حافة الفضاء" . فيز أورج . تم الاسترجاع في 29 سبتمبر 2015 .
  9. ١ ٢ ٣ البكتيريا المتسللة قد تكون أكثر عدوى في الفضاء مما كنا نعتقد . بيتر دوكريل، ساينس أليرت . ٢٢ أبريل ٢٠١٧.