شناسایی سیاراتی جدید با شباهت زیاد به زمین

انسان‌ها چگونه باید به دنبال حیات فرا‌زمینی بگردند؟ منجمان تا‌کنون هزاران سیاره‌ی شبیه به زمین یافته‌اند که حیات شبیه به زمین می‌تواند روی ‌آن‌ها وجود داشته‌باشد. اما دانشمندان در پژوهش جدید قصد دارند چیزی را که به‌دنبال آن هستند اصلاح کنند.

به‌گفته‌ی پژوهشگران، میزان تابش فرا‌بنفش از ستاره‌ی میزبان می‌تواند موجب پیشرفت حیات در سیاره شود و بر همین اساس، تعدادی سیاره یافته‌اند که احتمال می‌دهند حیات به شکلی که روی زمین شکل گرفته و پیشرفت کرده است، در آن‌ها نیز به همین شکل باشد.

اختر‌فیزیکدان دانشگاه کمبریج، پاول ریمر، در مکالمه‌ای گفت:‌

لازمه‌ی حیاتی که ما می‌شناسیم، ساختار‌ها‌ی مولکولی مختلفی هستند که عملکرد‌ها‌ی مختلفی در یک سلول دارند. این‌ها شامل DNA، RNA، پروتئین‌ها و غشا‌ها‌ی مولکولی هستند که از اجزا‌ی نسبتا ساده‌ای (لیپید، نوکلیٔوتید و آمینو اسید‌‌‌ها) تشکیل شده‌اند. تا مدت‌ها منشا این اجزا‌ی تشکیل‌دهنده‌، یک معما‌ی بزرگ بود؛ اما به‌تازگی دستاورد‌‌ها‌یی در راستا‌ی پاسخ به این معما که این عناصر چگونه به زمین راه یافته‌اند، به‌دست آمده است.

برای مثال، تابش فرا‌بنفش روی هیدروژن سیانید (ترکیب شیمیایی موجود در طبیعت) موجود در آب، به همراه یک یون منفی (اتمی که الکترون از دست داده است) مثل بایسولفیت (سولفیت اسیدی حاوی بنیان HSO3)، نوعی شکر تولید می‌کند.

در شرایط مناسب، هیدروژن سیانید (که در دیسک‌ها‌ی سیاره‌ها‌ی اولیه محبوس هستند) و یون‌‌‌ها‌ی منفی می‌توانند حجم زیادی از این مواد و اجزا‌ی اولیه‌ی زندگی را تشکیل می‌دهند. اما برای ایجاد چنین امکانی، به اشعه‌ی UV کافی احتیاج است.

یک تیم پژوهشی در سال ۲۰۱۵ این کار را به‌صورت عملی انجام دادند. آن‌ها تا پرتو‌ها‌ی UV را بر هیدروژن سیانید تاباندند تا اجزا‌ی تشکیل‌دهنده‌ی سلول‌ها‌ی زنده از جمله لیپید، آمینو اسید و نوکلوتید‌ها را تولید کنند. اما تا زمانی که از نور کافی استفاده نکردند، این بر‌هم کنش انجام نشد.

ریمر و تیمش از این نکته به‌عنوان پایه‌ی پژوهش خود استفاده کردند. آن‌ها میزان UV استفاده شده در آزمایش ۲۰۱۵ را با تابش UV حاصل از ستاره‌ها‌یی که طبق قوانین کپلر در حال چرخش و حرکت هستند (سیارات فرا‌زمینی که احتمال وجود حیات فرا‌زمینی در آن‌ها وجود دارند) مقایسه کردند.

این تیم پژوهشی، نمودار میزان UV گسیل‌شده از این سیارات در حال گردش را رسم کردند تا بتوانند میزان وقوع این بر‌هم کنش شیمیایی که به نا‌زیست‌زایی (abiogenesis، امکان ایجاد موجود زنده از جسم بی‌جان) را اندازه‌گیری کنند.

یکی از شرایطی که این سیاره‌ها باید داشته باشند، خاکی بودن آن‌ها است. این نکته به این معنی است که اندازه‌ی آن‌ها از حد خاصی کم‌تر است و دیگر این که باید در یک منطقه‌ی قابل سکونت در حال گردش باشند. به این معنی که آن‌قدر به ستاره‌ی خود نزدیک نباشد که تمام آب مایع سطح آن به بخار تبدیل شود و نه آن‌قدر از ستاره‌ی خود دور باشد که تمام آب مایع آن یخ بزند. در واقع، سیاره‌ای که کاندیدا‌ی حیات می‌شود، باید شرایط بیش‌تری داشته‌باشد؛ اما شرایط ذکرشده آنها‌یی هستند که منجمان بدون نگاه مستقیم به سیاره می‌توانند به بودن یا نبودن آن‌ها پی ببرند.

پژوهشگران دریافتند که مناطقی که برای گردش سیاره مناسب هستند و مناطقی که در آن شرایط برای نا‌زیست‌زایی فراهم است، همیشه هم‌پوشانی ندارند. زمین در شرایط کاملا مناسب و در مکانی کاملا مناسب اطراف خورشید قرار دارد و شرایط تابشی خورشید نیز بسیار مناسب است. به‌همین دلیل، پژوهشگران ستاره‌ها‌یی را در نظر گرفتند که میزان تابش UV آن‌ها در حد خورشید ما باشد.

از طرفی، ستاره‌ها‌ی سرد‌تر، تابش UV کافی برای انجام فرایند را گسیل نمی‌کنند. مگر اینکه در آن‌ها طوفان‌ اتفاق بیفتد که باز هم می‌تواند هر‌گونه حیات را از بین ببرد.

یکی از سیاره‌ها‌یی که تا‌کنون به‌نظر می‌رسید میزبان حیات باشد Ross 128b بود که با این شرایط به‌نظر می‌رسد حیاتی در آن وجود نداشته باشد. اما این خبر خیلی بدی نیست. سیاره‌ای که ناسا در سال ۲۰۱۵  لقب برادر‌زاده‌ی زمین را به آن داده است و Kepler 452b نام دارد، هر دو شرط مکانی و نا‌زیست‌زایی را دارد.

زندگی فرا‌زمینی به هر شکلی ممکن است وجود داشته باشد و می‌تواند بسیار با نوعی که ما می‌شناسیم متفاوت باشد اما از آن‌جایی که ما نمی‌دانیم این حیات به چه شکل دیگری می‌تواند وجود داشته باشد، بهترین کار این است که به‌دنبال نوعی از آن باشیم که به‌خوبی می‌شناسیم.

ریمر گفت:

من از اینکه چه احتمال وجود چه نوعی از زندگی وجود دارد اصلا مطمئن نیستم اما تا کنون ما یک مثال از انواع مختلف آن را پیش چشم داریم و بهتر است به‌دنبال حیاتی بگردیم که بیش‌تر شبیه ما است. میان ضروری بودن و کافی بودن تفاوت و تمایز مهمی وجود دارد. اجزا‌ی تشکیل دهنده ضروری هستند اما ممکن است کافی نباشند: ممکن است میلیارد‌ها سال آن‌ها را ترکیب کنید اما اتفاق خاصی نیفتد اما حد‌اقل باید به دنبال جا‌‌هایی که این شرایط وجود دارد بگردیم.