روشی نوین برای جستجوی فرازمینی‌ها

همه ما با نمونه عادی دی‌اکسیدکربن آشنا هستیم، همان گاز گلخانه‌ای که هنگام بازدم بیرون می‌دهیم و گیاهان برعکس ما برای فتوسنتز آن را فرو می‌برند، اما نوع دیگری هم وجود دارد که به آن دی‌اکسیدکربن فوق بحرانی می‌گویند و با گازی که در شرایط طبیعی بر سطح زمین مشاهده می‌شود، کاملا‌ متفاوت است.

کد خبر: ۷۱۸۲۷۵

همه سیالات در دما و فشار معینی به نقطه بحرانی می‌رسند؛ اگر دما و فشار از نقطه بحرانی بالاتر رود، دیگر مرز بین فاز مایع و گاز قابل تشخیص نخواهد بود. دی‌اکسیدکربن در دمای 31 درجه سانتی‌گراد و فشار 74 بار (74 برابر فشار جو زمین در سطح دریا) به نقطه بحرانی می‌رسد. دمای ۳۱ درجه آن‌قدرها هم داغ نیست، اما فشار 74 بار تقریبا معادل فشاری است که در عمق 800 متری از سطح اقیانوس احساس می‌شود.

حال، دانشمندان با این پرسش مواجه هستند که آیا در مجاورت دی‌اکسیدکربن فوق بحرانی امکان شکل‌گیری حیات وجود دارد. دی‌اکسیدکربن به طور معمول حلال مناسبی برای شکل‌گیری حیات نیست، اما خواص شیمیایی و فیزیکی آن به طور چشمگیری در مرحله فوق‌بحرانی تغییر می‌کند.

دی‌اکسیدکربن در بالاتر از نقطه بحرانی براحتی با ترکیبات آلی مختلف ترکیب می‌شود، در مجموعه‌ای از واکنش‌های سنتز آلی شرکت می‌کند و حتی مشاهده شده به عنوان یک حلال باعث فعال شدن بعضی از باکتری‌ها و آنزیم‌هایی می‌شود که در مجاورت آن قرار گرفته‌ است.

خواص زیستی دی‌اکسیدکربن فوق بحرانی نه‌‌تنها در جستجوی فرازمینی‌ها موثر است، بلکه به توضیح زیستگاه‌های ناشناخته روی زمین هم کمک می‌کند. برای مثال، مشاهده شده در تجمعات زیر سطحی دی‌اکسیدکربن مایع در اقیانوس‌ها یک نوع زیستگاه میکروبی وجود دارد، یعنی این میکروب‌ها حداقل بعضی از خواص زیستی دی‌اکسیدکربن فوق بحرانی را به کار می‌گیرند.

از آنجا که دی‌اکسیدکربن یک ترکیب رایج در اتمسفر سیارات همسایه مانند ناهید و مریخ است، انتظار می‌رود دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی از نظر زیستی در این سیارات حائزاهمیت باشد. برای مثال، سیاره ناهید را در نظر بگیرید. این سیاره تقریبا به اندازه زمین بوده و فشار جو آن که غالبا از دی‌اکسیدکربن تشکیل شده ۹۲ بار بیشتر از فشار جو زمین است.

در برهه‌ای از زمان، ناهید در بخش قابل سکونت منظومه شمسی واقع شده بود، یعنی در سطح آن آب مایع در حالت پایدار یافت می‌شد. از این رو، تصور می‌شود سیاره ناهید در گذشته زیست‌پذیر بوده، اما بعد تحت تأثیر گازهای گلخانه‌ای دمای سیاره تا حد زیادی بالا رفت.

در دورانی که ناهید دارای زیست‌کره بوده، بعید است حیات در مجاورت دی‌اکسیدکربن فوق بحرانی به عنوان حلال به جای آب ادامه پیدا کرده باشد، اما شاید بتوان بعضی از بقایای آلی آن دوران را در این سیاره جستجو کرد. اهمیت دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی فقط به ناهید محدود نمی‌شود.

سیارات فراخورشیدی بسیاری کشف شده که بارها از زمین بزرگ‌تر هستند و به طور حتم در چنین محیط‌های پرفشاری دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی یافت می‌شود. گرچه سیالات فوق بحرانی به علت کاربردهایی که در بیوشیمی و بیوتکنولوژی دارند همواره مورد مطالعه بوده‌اند، اکنون دانشمندان درصددند با رویکردی نوین به این سیالات نگاه کنند.