این روزها هر سیاره جدیدی كه در خارج از منظومه شمسی كشف می‌شود انبوهی از هیجان و امید را با خود به همراه می‌آورد؛ هیجانی كه از احتمال وجود حیات در آن سیاره نشأت گرفته است.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

پیش به سوی سیاراتی مانند زمین


این روزها هر سیاره جدیدی كه در خارج از منظومه شمسی كشف می‌شود انبوهی از هیجان و امید را با خود به همراه می‌آورد؛ هیجانی كه از احتمال وجود حیات در آن سیاره نشأت گرفته است.

پیش به سوی سیاراتی مانند زمین

هم‌اكنون بیش از700 سیاره فراخورشیدی (سیاراتی در خارج از منظومه ‌شمسی) شناسایی شده‌اند و با توجه به پیشرفت‌هایی كه در زمینه تجهیزات كاوش فضا صورت گرفته، انتظار می‌رود تا به سرعت بر شمار آنها افزوده ‌شود. در آینده‌ای نزدیك شمار سیارات فرا خورشیدی از مرز هزار خواهد گذشت و آن زمان است كه فیزیك اخترشناسان باید هر چه سریع‌تر آنها را از نظر احتمال وجود حیات طبقه‌بندی كنند.

«درك شولز» از فیزیك اخترشناسان دانشگاه واشنگتن به همراه گروهی از محققان این دانشگاه بر روی پروژه‌ای كار می‌كنند كه در آن مطالعه سیاراتی كه احتمال حیات در آنها وجود دارد بر دو مبنای كلی مورد بررسی قرار می‌گیرد. آنها دو شاخص كلی را تعیین كرده‌اند: شاخص شباهت به زمین(ESI) و شاخص قابلیت سكونت. (PHI)

تا پیش از این فاكتورهایی كه برای قابل سكونت بودن یك سیاره در نظر گرفته می‌شده شامل وجود آب مایع یا سطوح صخره‌ای بوده است اما در نگرش جدید این محققان به فاكتورهای دیگری نیز فكر می‌كنند. به همین مناسبت نشریه پاپیولار ساینس در گفت‌وگو با دكتر درك شولز به بررسی رتبه‌بندی سیارات از حیث احتمال وجود حیات پرداخته است.

 

چرا بر این باور هستید كه شمار زیادی از سیارات فرازمینی قابل سكونت هستند؟

در حال حاضر اكثر سیاراتی كه در خارج از منظومه شمسی‌شناسایی شده‌اند بیشتر شبیه غول‌های گازی هستند. كشف این سیارات به واسطه اندازه‌های بسیار عظیمی كه دارند كار چندان سختی نیست. اما هر چه زمان می‌گذرد به سیارات شبیه زمین نزدیك‌تر می‌شویم. حتی باید گفت بسیاری از آنها ابر زمین هستند. یكی از سیاراتی كه مرا به شدت هیجان زده كرده است Gliese581d نام دارد.

جرم این سیاره بالغ بر 10 برابر جرم زمین است و به دور یك كوتوله قرمز می‌گردد. بنابراین می‌توان به آن خورشیدی گفت كه به درخشندگی خورشید منظومه شمسی نیست. اگر این سیاره را در منظومه شمسی تصور كنیم در مداری مشابه مریخ قرار می‌گیرد. مریخ تا حدودی از زمین كوچك‌تر است اما اگر مریخ 10 برابر زمین چگالی داشت و همچنان از میدان مغناطیسی قدرتمند و اتمسفری ضخیم برخوردار بود بدون شك اقیانوس‌هایی مملو از آب مایع در آن به چشم می‌خورد كه در آن صورت سیاره‌ای قابل سكونت به حساب می‌آمد.

 

طبقه‌بندی‌ای كه برای مطالعه سیارات ارائه كرده‌اید از چه مكانیسمی برخوردار است؟ به عنوان مثال چرا از حیث وجود نشانه‌های حیات، تیتان بهتر از مریخ به نظر می‌رسد؟

ما دو نوع طبقه‌بندی ارائه كرده‌ایم. شاخص شباهت به زمین (ESI) كه مبنای آن نزدیك بودن اندازه‌ها و ساختار كلی سیارات كشف شده به زمین است. درجه‌بندی دوم شاخص قابلیت سكونت (PHI) نام دارد. در این طبقه‌بندی نگرش متفاوتی وجود دارد. زمانی كه بر این مقیاس به فضا نگاه می‌كنیم با محدودیت‌های به مراتب كمتری روبه‌رو می‌شویم.

در این طبقه‌بندی سیاراتی قرار می‌گیرند كه لزوما به خاطر برخورداری از منابع آب مایع مورد توجه قرار نمی‌گیرند. به عنوان مثال تیتان با برخورداری از دریاهایی مملو از هیدروكربن مستعد وجود حیات احتمالی است و حتی از این حیث بالاتر از مریخ قرار می‌گیرد.دلایل روشنی برای این درجه‌بندی داریم.

تیتان اتمسفر نسبتا ضخیمی دارد كه متشكل از نیتروژن و متان است و این تركیبی است كه شباهت زیادی با تركیبات اتمسفر زمین در دوران‌های اولیه‌اش دارد

تیتان دریاچه‌هایی مملو از هیدروكربن دارد كه این همان حلال ضروری برای وجود حیات است اما این‌بار این حلال، آب نیست. به عقیده ما امكان استفاده از هیدروكربن به عنوان حلال وجود دارد. ما می‌دانیم كه كربن نقش بسیار مؤثری برای ارگانیك‌های زنده دارد كه در تیتان نیز مقادیر قابل توجهی از تركیبات پیچیده كربنی به چشم می‌خورد. بنابراین باید گفت تیتان همان چیزی است كه به دنبال آن بوده‌ایم. قمر اروپا نیز مثال بارز دیگری است. مطالعات ناسا نشان داده است كه در زیر سطح یخ زده آن اقیانوسی مایع وجود دارد، بنابراین می‌توان انتظار داشت كه در این اقیانوس‌های زیرزمینی نوع خاصی از حیات به وجوده آمده باشد.

 

پیش به سوی سیاراتی مانند زمین

از دیدگاه شما قابل سكونت بودن یك سیاره به چه معنایی است؟

فاكتورهای متعددی برای قابل سكونت بودن یك سیاره وجود دارد. به عنوان مثال وجود اتمسفر، نقش تعیین‌كننده‌ای دارد. این‌كه در اتمسفر یك سیاره كربن وجود داشته باشد فاكتور بسیار مهمی است. ما در اتمسفر هر سیاره‌ای كه كشف می‌شود وجود نیتروژن و فسفر را جستجو می‌كنیم. این‌كه سیاره مورد نظر میدان مغناطیسی لازم برای حفاظت در برابر پرتوهای كیهانی را داشته باشد فاكتور مهم دیگری است. گذشته از آن وجود حلالی در سطح كه وضعیتی پایدار داشته باشد را نیز نباید از یاد برد. با توجه به این طبقه‌بندی بدون شك به سیاراتی نمی‌رسیم كه شبیه زمین باشند. ما نمی‌گوییم كه در چنین سیاراتی حتما باید آب مایع وجود داشته باشد یا این‌كه در مداری شبیه گردش زمین به دور خورشید، حركت كنند.

 

ما به دنبال تركیبات ارگانیكی هستیم اما این به معنای آن نیست كه حتما باید به منابع اسید آمینه یا چیزهایی شبیه آن برسیم. یكی از فاكتورهای مهم دیگر، فتوسنتز است. سیاره‌ای كه به عنوان سیاره قابل سكونت از آن یاد می‌كنیم باید شرایط فتوسنتز گیاهی داشته باشد. در منظومه شمسی سیاراتی كه از حیث دریافت نور خورشید و امكان عمل فتوسنتز قابل بررسی باشند از عطارد شروع و به مریخ ختم می‌شوند. كاملا واضح است كه زمین و مریخ (سیاره بهرام و سیاره ناهید) شرایط بهتری در این مجموعه دارند.

می‌دانیم كه تلسكوپ فضایی كپلر و تلسكوپ Corot كشفیات جدیدی در زمینه سیارات فراخورشیدی انجام داده‌اند و به دلیل این‌كه هر روز بر شمار این سیارات افزوده می‌شود به این نتیجه رسیده‌ایم كه باید با دقت بیشتری نوع حیات احتمالی موجود در آنها را مورد مطالعه قرار دهیم. حتی اخترشناسی همچون ست شاستاك از انستیتو SETI پیشنهاد كرده كه ما نباید تنها در جستجوی سیستم‌های بیولوژیكی هوشمند باشیم بلكه باید ماشین‌های هوشمند را نیز در نظر داشته باشیم.

 

آیا سیستم طبقه‌بندی جدیدی كه ارائه كرده‌اید این موارد را در نظر می‌گیرد؟ یعنی سیاراتی كه مورد بررسی قرار می‌دهید باید پذیرای حیات یا ماشین‌های هوشمند نیز باشد؟

نگرش ما حیات در بعد كلی آن است. پیش از این شاخص دیگری موسوم به شاخص پیچیدگی بیولوژیكی ارائه كرده بودیم. ما برای گونه‌های خاص حیات میكروسكوپی فاكتورهایی را تعریف كرده بودیم و براساس آن می‌گفتیم كه سیاره مورد نظر احتمالا پذیرای حیات پیچیده است. اما مشكل اینجاست كه این نگرش تا حد زیادی حدسی است. به همین دلیل نگرشی كه ما دنبال می‌كنیم یك نگرش كلی است.

 

فكر می‌كنید چه زمانی موفق به كشف حیات در سایر سیارات شویم؟

به عقیده من در ابتدا حیات فرازمینی را درون منظومه شمسی پیدا خواهیم كرد و فكر می‌كنم مریخ و تیتان دو مكانی هستند كه از بالاترین شانس برخوردارند. مریخ با توجه به تاریخچه‌ای كه برای ما روشن شده است به احتمال فراوان دارای حیات است. گذشته از آن به زمین نیز نزدیك است. ما متوجه این موضوع شده‌ایم كه خرده سیاراتی میان زمین و مریخ در حركت هستند. جدای از این نكته، اگر به این نتیجه برسیم كه زمین در دوران‌ اولیه‌اش دارای حیات بوده است آن‌گاه می‌توانیم شانس مریخ برای برخورداری از حیات را بالا بدانیم. درخصوص تیتان باید گفت كشف حیات در این قمر شرقی زمان بیشتری می‌برد اما شانس وجود حیات احتمالی در آن حتی از مریخ بیشتر است.

 

 

 

بخش دانش و زندگی تبیان

جام جم