جستجوی حیات فرازمینی در منظومه شمسی

این روزها هر سیاره جدیدی که در خارج از منظومه شمسی کشف می‌شود انبوهی از هیجان و امید را با خود به همراه می‌آورد؛ هیجانی که از احتمال وجود حیات در آن سیاره نشأت گرفته است. هم‌اکنون بیش از700 سیاره فراخورشیدی (سیاراتی در خارج از منظومه‌شمسی) شناسایی شده‌اند و با توجه به پیشرفت‌هایی که در زمینه تجهیزات کاوش فضا صورت گرفته، انتظار می‌رود تا به سرعت بر شمار آنها افزوده ‌شود. در آینده‌ای نزدیک شمار سیارات فرا خورشیدی از مرز هزار خواهد گذشت و آن زمان است که فیزیک اخترشناسان باید هر چه سریع‌تر آنها را از نظر احتمال وجود حیات طبقه‌بندی کنند. درک شولز از فیزیک اخترشناسان دانشگاه واشنگتن به همراه گروهی از محققان این دانشگاه بر روی پروژه‌ای کار می‌کنند که در آن مطالعه سیاراتی که احتمال حیات در آنها وجود دارد بر 2 مبنای کلی مورد بررسی قرار می‌گیرد. آنها 2 شاخص کلی را تعیین کرده‌اند: شاخص شباهت به زمین(ESI) و شاخص قابلیت سکونت. (PHI) تا پیش از این فاکتورهایی که برای قابل سکونت بودن یک سیاره در نظر گرفته می‌شده شامل وجود آب مایع یا سطوح صخره‌ای بوده است اما در نگرش جدید این محققان به فاکتورهای دیگری نیز فکر می‌کنند. به همین مناسبت نشریه پاپیولار ساینس در گفت‌وگو با دکتر درک شولز به بررسی رتبه‌بندی سیارات از حیث احتمال وجود حیات پرداخته است.

کد خبر: ۴۵۰۹۷۹

چرا بر این باور هستید که شمار زیادی از سیارات فرازمینی قابل سکونت هستند؟

در حال حاضر اکثر سیاراتی که در خارج از منظومه شمسی‌شناسایی شده‌اند بیشتر شبیه غول‌های گازی هستند. کشف این سیارات به واسطه اندازه‌های بسیار عظیمی که دارند کار چندان سختی نیست. اما هر چه زمان می‌گذرد به سیارات شبیه زمین نزدیک‌تر می‌شویم. حتی باید گفت بسیاری از آنها ابر زمین هستند. یکی از سیاراتی که مرا به شدت هیجان زده کرده است Gliese581d نام دارد.

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

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

ما 2 نوع طبقه‌بندی ارائه کرده‌ایم. شاخص شباهت به زمین (ESI) که مبنای آن نزدیک بودن اندازه‌ها و ساختار کلی سیارات کشف شده به زمین است. درجه‌بندی دوم شاخص قابلیت سکونت (PHI) نام دارد. در این طبقه‌بندی نگرش متفاوتی وجود دارد. زمانی که بر این مقیاس به فضا نگاه می‌کنیم با محدودیت‌های به مراتب کمتری روبه‌رو می‌شویم.

در این طبقه‌بندی سیاراتی قرار می‌گیرند که لزوما به خاطر برخورداری از منابع آب مایع مورد توجه قرار نمی‌گیرند. به عنوان مثال تیتان با برخورداری از دریاهایی مملو از هیدروکربن 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 که متشکل از نیتروژن و متان است و این ترکیبی است که شباهت زیادی با ترکیبات اتمسفر زمین در دوران‌های اولیه‌اش دارد. تیتان دریاچه‌هایی مملو از هیدروکربن دارد که این همان حلال ضروری برای وجود حیات است اما این‌بار این حلال، آب نیست. به عقیده ما امکان استفاده از هیدروکربن به عنوان حلال وجود دارد. ما می‌دانیم که کربن نقش بسیار مؤثری برای ارگانیک‌های زنده دارد که در تیتان نیز مقادیر قابل توجهی از ترکیبات پیچیده کربنی به چشم می‌خورد. بنابراین باید گفت تیتان همان چیزی است که به دنبال آن بوده‌ایم. قمر اروپا نیز مثال بارز دیگری است. مطالعات ناسا نشان داده است که در زیر سطح یخ زده آن اقیانوسی مایع وجود دارد، بنابراین می‌توان انتظار داشت که در این اقیانوس‌های زیرزمینی نوع خاصی از حیات به وجوده آمده باشد.

از دیدگاه شما قابل سکونت بودن یک سیاره به چه معنایی است؟

شولز: به عقیده من ابتدا حیات فرازمینی را درون منظومه شمسی پیدا خواهیم کرد و فکر می‌کنم مریخ و تیتان 2 مکانی هستند که از بالاترین شانس برخوردارند البته به نظر می‌رسد تایتان از شانس بیشتری نسبت به مریخ برخوردار باشد

فاکتورهای متعددی برای قابل سکونت بودن یک سیاره وجود دارد. به عنوان مثال وجود اتمسفر، نقش تعیین‌کننده‌ای دارد. این‌که در اتمسفر یک سیاره کربن وجود داشته باشد فاکتور بسیار مهمی است. ما در اتمسفر هر سیاره‌ای که کشف می‌شود وجود نیتروژن و فسفر را جستجو می‌کنیم. این‌که سیاره مورد نظر میدان مغناطیسی لازم برای حفاظت در برابر پرتوهای کیهانی را داشته باشد فاکتور مهم دیگری است. گذشته از آن وجود حلالی در سطح که وضعیتی پایدار داشته باشد را نیز نباید از یاد برد. با توجه به این طبقه‌بندی بدون شک به سیاراتی نمی‌رسیم که شبیه زمین باشند. ما نمی‌گوییم که در چنین سیاراتی حتما باید آب مایع وجود داشته باشد یا این‌که در مداری شبیه گردش زمین به دور خورشید، حرکت کنند.

ما به دنبال ترکیبات ارگانیکی هستیم اما این به معنای آن نیست که حتما باید به منابع اسید آمینه یا چیزهایی شبیه آن برسیم. یکی از فاکتورهای مهم دیگر، فتوسنتز است. سیاره‌ای که به عنوان سیاره قابل سکونت از آن یاد می‌کنیم باید شرایط فتوسنتز گیاهی داشته باشد. در منظومه شمسی سیاراتی که از حیث دریافت نور خورشید و امکان عمل فتوسنتز قابل بررسی باشند از عطارد شروع و به مریخ ختم می‌شوند. کاملا واضح است که زمین و مریخ (سیاره بهرام و سیاره ناهید) شرایط بهتری در این مجموعه دارند.

می‌دانیم که تلسکوپ فضایی کپلر و تلسکوپ Corot کشفیات جدیدی در زمینه سیارات فراخورشیدی انجام داده‌اند و به دلیل این‌که هر روز بر شمار این سیارات افزوده می‌شود به این نتیجه رسیده‌ایم که باید با دقت بیشتری نوع حیات احتمالی موجود در آنها را مورد مطالعه قرار دهیم. حتی اخترشناسی همچون ست شاستاک از انستیتو SETI پیشنهاد کرده که ما نباید تنها در جستجوی سیستم‌های بیولوژیکی هوشمند باشیم بلکه باید ماشین‌های هوشمند را نیز در نظر داشته باشیم. آیا سیستم طبقه‌بندی جدیدی که ارائه کرده‌اید این موارد را در نظر می‌گیرد؟ یعنی سیاراتی که مورد بررسی قرار می‌دهید باید پذیرای حیات یا ماشین‌های هوشمند نیز باشد؟

نگرش ما حیات در بعد کلی آن است. پیش از این شاخص دیگری موسوم به شاخص پیچیدگی بیولوژیکی ارائه کرده بودیم. ما برای گونه‌های خاص حیات میکروسکوپی فاکتورهایی را تعریف کرده بودیم و براساس آن می‌گفتیم که سیاره مورد نظر احتمالا پذیرای حیات پیچیده است. اما مشکل اینجاست که این نگرش تا حد زیادی حدسی است. به همین دلیل نگرشی که ما دنبال می‌کنیم یک نگرش کلی است.

فکر می‌کنید چه زمانی موفق به کشف حیات در سایر سیارات شویم؟

به عقیده من در ابتدا حیات فرازمینی را درون منظومه شمسی پیدا خواهیم کرد و فکر می‌کنم مریخ و تیتان 2 مکانی هستند که از بالاترین شانس برخوردارند. مریخ با توجه به تاریخچه‌ای که برای ما روشن شده است به احتمال فراوان دارای حیات است. گذشته از آن به زمین نیز نزدیک است. ما متوجه این موضوع شده‌ایم که خرده سیاراتی میان زمین و مریخ در حرکت هستند. جدای از این نکته، اگر به این نتیجه برسیم که زمین در دوران‌ اولیه‌اش دارای حیات بوده است آن‌گاه می‌توانیم شانس مریخ برای برخورداری از حیات را بالا بدانیم. درخصوص تیتان باید گفت کشف حیات در این قمر شرقی زمان بیشتری می‌برد اما شانس وجود حیات احتمالی در آن حتی از مریخ بیشتر است.