یافتن حیات فرازمینی چقدر زمان‌بر خواهد بود؟ | بلاگ

یافتن حیات فرازمینی چقدر زمان‌بر خواهد بود؟

تعرفه تبلیغات در سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

نسل جدیدی از اَبَرتلسکوپ ها در راه هستند و در کنار رصدخانه های فضایی و زمینی، به ما این امکان را می دهند تا بتوانیم اتمسفر سیاره های دوردست را به خوبی مشاهده کنیم. ما می دانیم که روی سیاره ی زمین حیات وجود دارد و اتمسفر سیاره ما نیز به این موضوع اشاره می کند؛ اما آیا ما می توانیم به کمک اتمسفر، وجود حیات رویسیاره های فراخورشیدیرا تشخیص دهیم؟ کافی است که تنها یک نشانه ی حیات وجود داشته باشد یا حتی یک ترکیب شیمیایی در اتمسفر که به ما بگوید بله، در آن سیاره قطعاً حیات وجود دارد. چنین چیزی غیرممکن نیست؛ اما واقعاً راهی دشوار در پیش داریم تا به این مرحله برسیم.

تا پیش از این واقعاً عملکرد جالبی نداشته ایم؛ زیرا گمان می کردیم که می توانیم صرفاً با مشاهده ی اتمسفر یک سیاره، با قطعیت بگوییم که در آن جا حیات وجود دارد یا خیر. ما اشتباه می کردیم؛ زیرا قضیه به این سادگی ها نیست. تا پیش از این ما می گفتیم کافی است که در اتمسفر سیاره ای دوردست، چیزی نظیراوزون، متان و یا ذره ای آلودگی کشف کنیم تا بگوییم در آن جا حیات وجود دارد. واقعیت این است که در گذشته اشتباه فکر می کرده ایم و اکنون باید آن تفکرات اشتباه را کنار گذاشته و با واقعیت تلخی که پیش رو داریم روبه رو شویم؛ زیرا انجام این کار به مراتب دشوارتر از کشف یک اوزون و متان است.

اخترزیست شناسان همواره در تلاش بوده اند تا با شناسایی یک نشانه ی زیستی هرچند کوچک در اتمسفر سیاره های فراخورشیدی، بگویند که در آن جا حیات وجود دارد. فرآیند طبیعی، بسیار عجیب عمل می کند و آن قدر باهوش است که می تواند ما را با روش هایی مختلف، دچار گمراهی کند و تلاش های ما را به بن بست برساند. به راستی نشانه های حیات که اهمیت ویژه ای دارند، کدامند؟ چرا این نشانه ها تا این اندازه مشکل ساز هستند و چقدر طول می کشد تا ما بتوانیم به کمک تشخیص یکی از این نشانه ها، وجود حیات را تأیید کنیم؟ بگذارید با نزدیک ترین سیاره ای که پتانسیل حیات دارد شروع کنیم؛مریخ.

curiosity

برای حدود دو دهه است که ستاره شناسان ابرهای بزرگی از متان را در اتمسفر مریخ شناسایی کرده اند. روی زمین، متان توسط موجودات زنده ای نظیر باکتری ها و گاوها (باد معده گاوها) تولید می شود. نکته جالب در مورد متان این است که به راحتی توسط نور خورشید از بین می رود؛ بنابراین، متان موجود در اتمسفر زمین، مربوط به میلیون ها یا میلیاردها سال گذشته نیست. علاوه بر موجودات زنده، پدیده هایی طبیعی نظیر آتشفشان ها نیز متان تولید می کنند و این اتفاق زمانی رخ می دهد که سنگ ها با آب داغ برخورد می کنند.

پس منبع تولید متان در مریخ چیست؟ منشأ تولید متان در سیاره ی سرخ را در اختیار دارد. در طول چند ماه، مریخ نورد کنجکاوی مقادیر زیادی از متان را روی سطح مریخ شناسایی کرد که همین موضوع نیز بحث برانگیز شد. آن طور که بعدها مشخص شد، این مریخ نورد، خودش مقادیری از متان را حمل می کند و با توجه به این که در اطراف خود به جستجو می پردازد، این امکان وجود دارد که متان های شناسایی شده روی سطح مریخ، در واقع از جانب خود مریخ نورد باشند. این امکان نیز وجود دارد که یک شهاب سنگ که حاوی مقادیری از گاز متان بوده، در آن نزدیکی سقوط کرده و گازهای خود را آزاد کرده است.

پروژه یExoMarsآژانس فضایی اروپا، اکتبر سال ۲۰۱۶ میلادی به مریخ رسید؛ هرچند کهفرودگر شیاپارِلی(Schiaparelli) نتوانست با موفقیت روی سطح مریخ بنشیند و کاملاً از بین رفت. این پروژه علاوه بر فرودگر، یک مدارگرد شناسایی گاز نیز دارد که توانست با موفقیت در مدار مریخ قرار بگیرد و به محض قرارگیری در مدار، فرآیند نقشه برداری از اتمسفر مریخ را با دقت و جزئیات بالایی آغاز کرد. هدف از نقشه برداری این بود تا مناطقی که تولید کننده ی متان هستند، شناسایی شوند؛ اما متأسفانه با وجود تلاش های بسیار و قابل تقدیر، نتیجه ای رضایت بخش حاصل نشد.

تجهیزات پیشرفته ی ما نتوانسته اند منشأ متان روی مریخ را بیابند

به عبارت دیگر، ما تا به امروز چندین مدارگرد و مریخ نورد را که به تجهیزات نقشه برداری و آزمایشگاهی پیشرفته مجهز شده اند، به مریخ ارسال کرده ایم تا منشأ این متان موجود در اتمسفر را شناسایی کنند؛ اما متأسفانه موفق نشده ایم. برخی از دانشمندان دلایل جالبی را برای افزایش سطح متان موجود در مریخ ارائه داده اند؛ برخی نیز می گویند که احتمالاً در آن جا حیات وجود دارد؛ اما اخترزیست شناسان با این دیدگاه موافق نیستند. در واقع اخترزیست شناسان می گویند که ادعاهای عجیب و غریب نیازمند شواهدی عجیب و غریب هستند تا آن ها را تأیید کنند؛ در غیر این صورت مردود هستند. برخی از تلسکوپ های فعلی، می توانند اتمسفر سیاره هایی فراخورشیدی که به دور ستاره های دیگر گردش می کنند را اندازه گیری کنند. برای حدود یک دهه،تلسکوپ فضایی اسپیتزر(Spitzer) ناسا، از اتمسفر سیاره های مختلف نقشه برداری کرده است. به عنوان مثال، نقشه ی اتمسفر سیاره ی فراخورشیدیHD 189733bرا که از نوعمشتری داغاست، در زیر مشاهده می کنید. این سیاره حدود ۶۴.۳ سال نوری از زمین فاصله دارد.

map

در حال حاضر چیز زیادی از این نقشه دستگیر دانشمندان نمی شود؛ اما این سیاره ۶۴.۳ سال نوری با ما فاصله دارد و ما توانسته ایم از اتمسفر آن نقشه برداری کنیم و این یک دستاورد بزرگ به شمار می رود. فرآیند تهیه نقشه از اتمسفر چنین سیاره هایی به این شکل است که ابتدا به هنگام عبور سیاره از مقابل ستاره ی مادر، میزان ترکیبات شیمیایی اندازه گیری می شود و پس از عبور سیاره، یک بار دیگر اندازه گیری انجام می شود و سپس اختلاف مقادیر اندازه گیری شده، همانی است که در اتمسفر سیاره وجود دارد که البته آماری دقیق نیست؛ اما یک چشم انداز نسبی را ارائه می دهد.

تلسکوپ فضایی اسپیتزر توانسته است که اتمسفر سیاره یHAT-P-26bرا نیز اندازه گیری کند. این سیاره هم اندازه ینپتونبوده و در فاصله ی نزدیکی از ستاره ی مادر خود گردش می کند و تقریباً ۴۲۴ سال نوری از زمین فاصله دارد. نکته جالب در مورد این سیاره، شناسایی بخار آب در اتمسفر آن است که بحث برانگیز شده است. آیا این نشان می دهد که در این سیاره ها حیات وجود دارد؟ زیرا ما هرجایی در زمین آب بیابیم، حیات را یافته ایم. واقعیت این است که تصورات ما اشتباه هستند؛ زیرا آب حتی بدون حضور حیات، همچنان وجود دارد.

تلسکوپ فضایی برد و به ستاره شناسان این امکان را می دهد تا بتوانند اتمسفر سیاره های بیشتری را با دقت و جزئیات به مراتب بالاتر، مشاهده کنند. نخستین چیزی که تلسکوپ فضایی جیمز وب رصد می کند، منظومه یTRAPPIST-1خواهد بود که ۶ سیاره ی زمین سان دارد که درناحیه ی حیات(ناحیه ای در اطراف ستاره ها که امکان شکل گیری حیات در آن، بیش از هر جای دیگری است) به دور ستاره ی کوتوله ی سرخی گردش می کنند. تلسکوپ فضایی جیمز وب می تواند در اتمسفر سیاره های این منظومه، اوزون، متان و دیگر نشانه های حضور حیات را شناسایی کند؛ بنابراین چقدر طول می کشد تا پس از مشاهده ی اتمسفر یک سیاره، بگوییم در آن جا حیات وجود دارد یا خیر؟

exoplanet

جان لی گرِنفل، اخترزیست شناسی از مرکز هوافضای آلمان، گزارشی را تهیه کرده و در آن به معرفی تمام نشانه های فراسیاره ای حیات که ممکن است در اتمسفر آن سیاره ها مشاهده کنیم، پرداخته است. همچنین وی به بررسی تمام این نشانه ها پرداخته و چگونگی استفاده از آن ها برای پی بردن به حضور حیات در دیگر سیاره ها را به درستی شرح داده است. طبق گفته های وی، نخستین چیزی که باید به دنبال شناسایی آن در اتمسفر سیاره های فراخورشیدی باشیم، مولکول اکسیژن یا همان O2است. همه ی ما در حال حاضر مولکول اکسیژن را تنفس می کنیم زیرا ۲۱ درصد از هوای اطراف ما را تشکیل داده است. تحت هر شرایطی، اکسیژن می تواند در اتمسفر سیاره های دیگر نیز بدون آن که منشأ داشته باشد، برای هزاران سال باقی بماند.

اکسیژن، روی زمین به وسیله ی فرآیندی به نام فتوسنتز تولید می شود؛ اما اگر سیاره ای فراخورشیدی توسط ستاره ی مادر خود تخریب شود و اتمسفر آن از بین برود، هیدروژن به درون فضا منتقل خواهد شد؛ اما مولکول اکسیژن می تواند همچنان در اطراف سیاره باقی بماند.

در مورد اوزون یا همان O3چطور؟ مولکول اکسیژن یا همان O2می تواند توسط فرآیندی شیمیایی که در اتمسفر صورت می گیرد، به اوزون O3تبدیل شود. به نظر می رسد که باید به دنبال تشخیص اوزون نیز در اتمسفر سیاره های دیگر باشیم و این مولکول نیز انتخاب خوبی است؛ اما ممکن است که در آن سیاره ها، فرآیند های طبیعی دیگری نیز صورت بگیرند که به تولید اوزون منجر می شوند. به عنوان مثال، یک لایه اوزون در اطراف سیاره زهره است و در اطراف مریخ نیز یک لایه اوزون دیده شده است؛ همچنین می توان این لایه را در اطراف قمرهای یخ زده ای که در منظومه ی شمسی حضور دارند نیز مشاهده کرد.

exoplanet

یکی دیگر از چیزهایی که احتمالاً گزینه ی مناسبی برای شناسایی در اتمسفر سیاره های فراخورشیدی خواهد بود، اکسید نیتروژن یا گاز خنده آور است. روی زمین، اکسید نیتروژن توسط بازدم گونه ای از باکتری که در خاک زندگی می کند، تولید می شود و به چرخه ی نیتروژن زمین کمک می کند. یکی از مزایای اکسید نیتروژن، این است که زمین تنها سیاره ی منظومه شمسی است که این گاز در آن وجود دارد.

دانشمندان با توسعه ی مدل هایی نشان داده اند که چگونه این گاز در روزهای ابتدایی زمین (یعنی زمانی که اقیانوس ها مملو از سولفور بوده اند) به وسیله ی تماس سولفور با نیتروژن خارجی، تولید شده است. این یعنی حتی بدون حضور حیات نیز امکان شکل گیری این گاز وجود دارد. در واقع، باتوجه به مدل ها می توان پی برد که مریخ و زهره نیز زمانی چنین چرخه ای را طی کرده اند. اگر این گاز را روی سیاره های فراخورشیدی مشاهده کنیم دو احتمال وجود دارد؛ یا این که ما در حال تماشای سیاره ای بسیار جوان هستیم، یا روی آن سیاره حیات وجود دارد.

گزینه ی بعدی که باید به دنبال یافتن آن در اتمسفر سیاره های فراخورشیدی باشیم، متان است. متان، گازی است که بحث های زیادی پیرامون آن می شود و همان طوری که پیش تر نیز به آن اشاره شد، این گاز روی زمین توسط موجودات زنده تولید می شود؛ اما روی مریخ این گاز وجود دارد و روی تایتان (قمر سیاره زحل) نیز اقیانوس هایی از متان شناسایی شده اند. اخترزیست شناسان، هیدروکربن هایی نظیر اتان و ایزوپرن را نیز پیشنهاد داده اند؛ اما این دو نیز مشکلات خود را دارند.

titan

دریاچه ی متان روی سطح تایتان؛ قمر زحل

نشانه ای دقیق که بتواند وجود حیات را به طور قطعی اثبات کند وجود ندارد

در مورد آلودگی هایی که توسط تمدن های پیشرفته تولید می شوند چطور؟ آیا می توان از این آلودگی ها برای شناسایی حیات استفاده کرد؟ اخترزیست شناسان نام این دست از نشانه ها را <<نشانه های فناوری>> گذاشته اند که شامل کلروفلوئوروکربن ها و خروجی های هسته ای می شود؛ اما این را نیز باید در نظر داشت که شناسایی چنین نشانه هایی آن هم در سیاره ای که چندین سال نوری با ما فاصله دارد، بسیار دشوار خواهد بود. برخی از ستاره شناسان پیشنهاد داده اند که ما باید در مرحله ی نخست، به دنبال سیاره هایی موسوم به <<زمین های مُرده>> باشیم تا صرفاً یک مرجع در اختیار داشته باشیم. این سیاره ها ممکن است که در ناحیه حیات اطراف ستاره قرار گرفته باشند؛ اما هیچ حیاتی روی آن ها وجود نداشته باشد ولی دارای سطح سنگی و آب باشند. همچنین وجود اتمسفری که موجودات زنده در تشکیل ساختار آن دخیل نبوده اند، ضروری است.

مشکل ایده مطرح شده، این است که ما نمی توانیم به طور قطعی اعلام کنیم که یک سیاره ی خاص، زمین مُرده است یا خیر. به عنوان مثال، اقیانوس ها می توانند کربن دی اکسید را جذب کنند؛ بنابراین شما حتی نمی توانید بگویید که این سیاره یک زمین سان است! در هر صورت چیزی را نمی توان تأیید یا رد کرد.

برخی از ستاره شناسان روشی را برای شناسایی حیات پیشنهاد داده اند که نمی توان با نقشه برداری از اتمسفر به آن پی برد؛ اما با استفاده از روش های دیگر، چرا. گیاهانی که روی زمین هستند، طول موجی خاص از نور را بین ناحیه ۷۰۰ تا ۷۵۰ نانومتری، بازتاب می دهند که اخترزیست شناسان به آن <<لبه ی سرخ>> می گویند؛ زیرا شما در مقایسه با دیگر سطوح، تا ۵ برابر بازتاب بیشتری را خواهید دید. ما در حال حاضر تلسکوپ هایی که بتوانند میزان بازتاب نور از سطح یک سیاره را اندازه گیری کنند، در اختیار نداریم؛ اما برخی ایده های هوشمندانه مطرح شده اند که می توان از آن ها کمک گرفت. یکی از این روش ها، بررسی چگونگی بازتاب نور یک سیاره روی قمر نزدیکش و تجزیه و تحلیل این مقادیر است. به عبارت دیگر، باید میزان درخشش سیاره فراخوشیدی روی قمر نزدیکش را اندازه بگیریم؛ مانند درخشش زمین روی ماه. در واقع، در روزهای نخستین زمین، سیاره ی ما به دلیل وجود باکتری آرکایا، از فضا به رنگ بنفش دیده می شده است.

قرار است که به زودی فضاپیماها و رصدخانه های زمینی تازه ای شروع به کار کنند که به ما در یافتن پاسخ پرسش هایمان، کمک خواهند کرد. یکی از این رصدخانه هایی که به تازگی فعالیت خود را آغاز کرده، رصدخانه ی فضایی گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا است. مأموریت گایا این است که از حدود ۱ درصد از ستاره های موجود در کهکشان راه شیری، نقشه برداری کرده و بر اساس ویزگی هایی که دارند، آن ها را دسته بندی کند. گایا به ما خواهد گفت که چه ستاره هایی در کهکشان راه شیری هستند و چه سیاره هایی وجود دارند که برای جستجوی حیات می توان از آن ها استفاده کرد.

space telescope

مدارگرد TESS که قرار است در سال جاری میلادی به فضا پرتاب شود، تمام سیاره های فراخورشیدی هم اندازه ی زمین را که در نزدیکی منظومه ی شمسی به دور ستاره ی مادر خورد گردش می کنند، شناسایی خواهد کرد. مأموریت PLATO 2 نیز سیاره های سنگی فراخورشیدی که در ناحیه حیات به دور ستاره گردش می کنند را شناسایی خواهد کرد تا تلسکوپ فضایی جیمز وب بتواند اتمسفر آن ها را بررسی کند. تلسکوپ بسیار قدرتمند LUVOIR که تا ۲۰ سال آینده به فضا پرتاب می شود، قرار است که مشاهدات ما از اجرام آسمانی را به سطح جدیدی وارد کند. تا زمانی که نسل جدید تلسکوپ ها آغاز به کار کرده و فرآیند اندازه گیری اتمسفر سیاره های زمین سان شروع می شود، اخترزیست شناسان تلاش می کنند تا نشانه ای از حیات بیابند که بتوان از آن استفاده کرد تا به وجود حیات در سیاره های دیگر پی برد.

این که چقدر طول می کشد تا ما حیات را در سیاره های دیگر بیابیم، بستگی به فناوری های ما خواهد داشت. مطمئناً به این زودی نمی توانیم به این پرسش، پاسخ دهیم؛ اما به یاد داشته باشید که پاسخ دادن به این پرسش می تواند ما را به یافتن پاسخ یکی از مهم ترین پرسش های بشریت نزدیک کند: آیا ما در این جهان تنها هستیم؟

به نظر می رسد که یافتن پاسخ این پرسش، ارزش صبر کردن را دارد.

...
نویسنده : بازدید : 2 تاريخ : يکشنبه 22 بهمن 1396 ساعت: 10:40