چرا گذشته زمین سرآغازی برای جستجوی حیات فرازمینی است؟ - وبلاگ فروش

به گزارش وبلاگ فروش، زومیت نوشت: برای اینکه بتوانیم تخمین بزنیم، سیاره ای در فاصله میلیاردها کیلومتر دورتر، میزبان حیات است باید چه کار کنیم؟ قطعا الگویی برای این روند وجود دارد.

ستاره شناس ها تا به امروز از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای آشکارسازی بعضی شگفتی های دنیا به ویژه اولین کهکشان ها استفاده نموده اند؛ اما امبر یانگ در پی نسل بعدی تلسکوپ های فضایی است. او امیدوار است بتواند دنیاهای میزبان حیات یا حداقل حیات میکروبی را در مجاورت کیهانی پیدا کند.

به نوشته وایرد، یانگ و همکاران او یک درخت تصمیم گیری یا به بیان دیگر فلوچارتی را تنظیم نموده اند که پژوهشگرها می توانند از آن برای جستجوی مجموعه های مشخصی از ویژگی ها در سیاره های دیگر استفاده نمایند و بعلاوه این شاخصه ها را بر اساس میزان امیدبخش ترین نشانه های زیستی یا نشانه های بالقوه حیات اولویت بندی نمایند. آن ها با یادگیری تاریخچه زمین این کار را انجام می دهند. یانگ، ستاره شناس دانشگاه آریزونای شمالی که یافته های تیم خود را در کنفرانس انجمن نجوم آمریکا در سیاتل ارائه داد، می گوید:

ما یک استراتژی را برای جستجوی سیاره های فراخورشیدی زمین مانند ترسیم کردیم و خود را محدود به حیاتی که امروز و در این لحظه می شناسیم، نکردیم. حیات در دوره های مختلف تاریخ زمین وجود داشته است؛ در آن موقع جو زمین بسیار متفاوت بود. این داده ها می توانند از وسعت حیاتی که در دنیاهای دیگر وجود دارند، بگویند.

-

برای مثال یانگ به دوران آرکئن یا نخست زیستی زمین اشاره می نماید که قدمت آن به 2.5 تا 4 میلیارد سال پیش بازمی گردد. در این دوران حیات میکروبی به لطف متان و کربن دی اکسید فراوان موجود در جو زمین، توسعه پیدا کرد. سپس دوران پرتروزوئیک (پیشین زیستی) شروع شد یعنی زمانی که سطوح اکسیژن افزایش یافتند و موجودات زنده بزرگ تر و پیچیده تر به تکامل رسیدند.

امروزه، اغلب ستاره شناس ها بخار آب جوی و اکسیژن را دو ویژگی مهم یک سیاره برای میزبانی حیات می دانند. (متان و میزان نه چندان زیاد کربن دی اکسید معمولا اولویت های بعدی این لیست هستند و گازهای سولفور و نیتروز اکسید در رتبه های بعدی قرار دارند.) اگر ستاره شناسی فرازمینی جو سیاره ما را در دوره آرکئن آنالیز می کرد احتمالا علائمی از بخار و متان می دید اما اکسیژنی در کار نبود. بنابراین حیات زمین و پتانسیل آن برای سیاره ای میزبان حیات نادیده گرفته می شد. به همین علت یانگ فلوچارت خود را با این فرض ساخت: جستجوی سیگنال های سیاره های فراخورشیدی که ممکن است در یکی از مراحل تکامل چندمیلیاردساله خود باشند، حتی اگر جو آن ها شباهتی به جو زمین کنونی نداشته باشد.

به باور تیم لیونز، اخترزیست شناس دانشگاه کالیفرنیا ریورساید و یکی از طرفداران مفهوم فلوچارت، بر اساس گذشته زمین این احتمال وجود دارد که اکسیژن به مدت بیش از 2 میلیارد سال آشکار نگردد. حتی ممکن است فراوانی متان و اکسیژن برای آشکارسازی آن ها از فواصل دور در دوران پروتروزوئیک (پیشین زیستی) کافی نبوده باشد.

پژوهش لیون هم دیدگاهی مشابه یانگ دارد. او به آنالیز این مسئله از دیدگاهی متفاوت می پردازد: آیا ستاره شناس فرازمینی هنگام رصد زمین می تواند به درستی تشخیص دهد که زمین میزبان حیات است؟ این سؤال به معنی آنالیز محتویات جوی سیاره زمین در چهار میلیارد سال گذشته و میزبانی آن برای حیات و بعلاوه آنالیز سطوح گازهای بیولوژیکی است که امکان آشکارسازی آن ها از فضا وجود دارد.

گروهی دیگر هم کوشش کردند بفهمند که آیا موجودات سیاره های دیگر می توانند با استفاده از روشی که ما برای کشف سیاره های فراخورشیدی سنگی به کار می بریم، زمین را رصد نمایند یا نه. پژوهشگرها بر این باورند فرازمینی ها می توانند زمین را در حین عبور آن از مقابل خورشید یا به بیان ساده تر با مسدودسازی نور ستاره رصد نمایند و سرنخی از وجود ما به دست بیاورند.

در حال حاضر دانشمندان هنگام ارزیابی سیاره ای فراخورشیدی در ابتدا ستاره میزبان آن را آنالیز می نمایند تا مطمئن شوند شراره های زیادی را از خود منتشر نمی نماید. سپس مدار سیاره را برای ارزیابی ثبات و قرار گرفتن آن در منطقه کمربند حیات آنالیز می نمایند. در این منطقه، سیاره نه چندان سرد و نه چندان داغ است به طوری که امکان جریان یافتن آب مایع روی سطح آن وجود دارد.

سپس بخش سخت کار شروع می گردد. ستاره شناسان با درخت تصمیم گیری یانگ می توانند وجود میزان بخار آب در جو را تخمین بزنند، علامتی که نشان می دهد آب در سطح سیاره وجود دارد یا خیر. در واقع آن ها با استفاده از طیف سنج هایی مثل نمونه به کاررفته در تلسکوپ فضایی جیمز وب، جو سیاره را در طول موج های فروسرخ اسکن می نمایند.

پژوهشگرها در مرحله بعدی از طیف سنج برای یافتن مولکول های کلیدی مثل اکسیژن یا متان استفاده می نمایند. هر میزانی که از هر عنصر پیدا نمایند، هدف بعدی آن ها مثل کربن دی اکسید یا اوزون مشخص می گردد. برای مثال در صورتی که فرآیند فتوسنتز روی دنیاهای دیگری وجود داشته باشد، موجودات زنده ای که از اکسیژن استفاده می نمایند معمولا آب و کربن دی اکسید فراوری می نمایند در حالی که بعضی انواع میکروب ها مثل باکتری ها، متان فراوری می نمایند.

بنابراین بهتر است تمام آثار زیستی احتمالی را در صورت ممکن تخمین زد؛ اما بر اساس طیف طول موج و حساسیت یک تلسکوپ نسبت به آن، می توان فراوانی بعضی عناصر را بهتر از بقیه عنصرها میزان گیری کرد. ترسیم تمام این مسیرها روی درخت تصمیم گیری یانگ، به ستاره شناسان می گوید آیا به دنیای شبیه زمین امروزی نگاه می نمایند یا درحال رصد نسخه پیشین دنیامان یا دنیای متفاوت دیگری هستند.

تصویرسازی هنری از سطح احتمالی TRAPPIST-1f، یکی از سیاره های تازه کشف شده در منظومه تراپیست 1.

شاید این پرسش مطرح گردد که چرا جستجوی حیات فرازمینی تا این میزان متمرکز بر زمین است و زیاد به غول های گازی مثل مشتری یا حتی دنیاهای اقیانوسی مثل تایتان، بزرگ ترین قمر زحل یا انسلادوس دیگر قمر این سیاره وابسته نیست. کن ویلیفورد، اخترزیست شناس مؤسسه فضایی بلوماربل به این سؤال پاسخ می دهد:

از لحاظ استراتژیک بهتر است در جستجوی چیزی آشنا باشیم. با وجود تمام نشانه های موجود ما فقط یک دنیای سکونت پذیر داریم که آن هم زمین است.

-

ویلیفورد با مریخ نورد پرسیورنس ناسا کار می نماید که هدف آن جستجوی علائم حیات گذشته در مریخ است و سپس دانشمندان را به ساحل منطقه ای راهنمایی می نماید که تصور می گردد زمانی پر از آب بوده است. اگر گذشته مریخ به گذشته زمین شباهت داشته باشد، بقایای محیط آبی کم عمق آن می توانند نشانه هایی از میکروب های فسیلی یا لایه ای از موجودات زنده را آشکار نمایند.

اما به شکل اجتناب ناپذیری، هر کسی که فلوچارت یانگ را دنبال کند سیاره هایی با نتایج مبهم را پیدا می نماید: تعدادی علامت امیدبخش همراه با مجموعه ای ابهام. بعلاوه به باور مگی تامسون، ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا سانتاکروز که پژوهش خود را در هفته گذشته در کنفرانس نجوم ارائه داد، در صورتی که آثار زیست دوست دارای منشأ غیربیولوژیکی مثل آتشفشان های فراورینماینده متان باشند، ضروری است از مثبت های کاذب اجتناب کنیم.

برای مثال تایتان، قمر زحل دارای جوی مملو از متان است اما احتمالا به علت دماهای منجمدنماینده و عدم وجود آب، خالی از حیات است. این احتمال هم وجود دارد که این قمر میزبان میکروب های بسیار عجیبی باشد که قبلا هرگز دیده نشده اند و می توانند در دریاچه های متانی با تغذیه از استیلن و تنفس هیدروژن به جای اکسیژن زنده بمانند؛ اما تا زمانی که کاوشگر دراگن فلای ناسا به تایتان نرسد نمی توان با اطمینان دراین باره سخن گفت.

با این حال متان می تواند یکی از آثار زیستی کلیدی روی سیاره های فراخورشیدی سکونت پذیر به ویژه سیاره های گرم تر میزبان آب باشد. تلسکوپ فضایی وب در نهایت اولین سیاره فراخورشید خود را رصد کرد و به لطف برخورداری از طیف سنج نزدیک به فروسرخ، قابلیت های خود را در این زمینه ثابت کرد. در واقع متان یکی از معدود گازهایی است که جیمز وب می تواند کشف کند، اما این تلسکوپ احتمالا سیاره ای با یک اثر زیستی قطعی پیدا نخواهد کرد.

یانگ در انتظار تلسکوپ نسل بعدی جیمز وب، رصدخانه دنیاهای سکونت پذیر (HWO) است که هدف آن جستجوی حیات در سیاره های زمین مانند در اطراف ستاره های خورشیدمانند است. تا امروز یافتن سیاره های غول گازی در اطراف کوتوله های سرخ فعال، رایج بوده است. بیل نلسون مدیر ناسا در ماه دسامبر از طرح ساخت این تلسکوپ فضایی در دهه 2030 رونمایی کرد. بر اساس حساسیت و دقت این تلسکوپ نو، می توان ده ها سیاره زمین مانند نو را کشف کرد.

یانگ بعلاوه به جستجوی حیاتی که نمی شناسیم می پردازد. درخت تصمیم گیری دارای شاخه هایی برای سیاره هایی است که به نظر می رسد شباهتی به هیچ مرحله ای از تاریخ زمین ندارند. او می گوید:

می خواهیم برای شگفتی ها و نمونه های عجیبی که شاید نتوان دسته بندی کرد، آماده شویم. اجازه دهید دسته سیاره های مبهم را درنظر بگیریم و آن ها را در گروه اهداف مجذوب کننده قرار دهیم.

227227