چرا تاکنون موفق به پیدا کردن موجودات فضایی نشدهایم؟ دانشمندان پاسخ میدهند
روزیاتو: سالهاست که جستجوی حیات فرازمینی به یک نشانه ساده گره خورده است: آب. اما گروهی از محققان می گویند که این دیدگاه می تواند گمراه کننده باشد. به گفته آنها برای یافتن حیات به جای سیارات پر آب باید به دنبال جهان هایی باشیم که از نظر مواد شیمیایی به ویژه فسفر و نیتروژن شرایط لازم را داشته باشند. زیرا بدون این دو عنصر، حتی اگر اقیانوسی هم وجود داشته باشد، زندگی شکل نمی گیرد.
چرا «سیاره های آبی» لزوما گزینه مناسبی برای حیات نیستند؟
در شکار نشانه های حیات، دانشمندان از دیرباز آب را یکی از مهمترین نشانه ها می دانستند. منطق پشت این ساده است: حیات شناخته شده روی زمین نمی تواند بدون آب مایع زنده بماند، و اکسیژن برای بسیاری از اشکال حیات شناخته شده حیاتی است. با این حال، گروهی از کارشناسان تاکید میکنند که تمرکز صرفاً بر روی سیارات غنی از آب میتواند اشتباه باشد، زیرا آب به تنهایی چیزی را تضمین نمیکند.
بحث اصلی این است که زندگی، آن گونه که ما می شناسیم، برای شروع و ادامه به مواد اولیه خاصی نیاز دارد. دو مورد از مهمترین آنها فسفر و نیتروژن هستند. اگر سیارهای اقیانوس داشته باشد، زمین دارد، اما این مواد در دسترس نباشد، حیات شکل نمیگیرد یا حداقل آن گونهای که ما میتوانیم تصور کنیم.
نویسنده اصلی این مطالعه، دکتر کریگ والتون از ETH زوریخ، به دیلی میل گفت که یک سیاره ممکن است کامل به نظر برسد، اما “هیچ حیاتی در آن وجود ندارد و هرگز نخواهد بود” زیرا عناصر اساسی تقریباً وجود ندارند.
نقش فسفر و نیتروژن چیست و “منطقه طلایی” چیست؟
محققان می گویند که بدون فسفر و نیتروژن نمی توان زندگی ایجاد کرد. حتی در صورت وجود آب فراوان. فسفر برای ساختن DNA و RNA ضروری است. مولکول هایی که اطلاعات ژنتیکی را ذخیره و انتقال می دهند. نیتروژن نیز بخشی ضروری از پروتئین است. همان مواد اولیه ای که سلول ها را می سازند و عملکرد آنها را پیش می برند. به همین دلیل وجود این دو عنصر شرط اصلی «امکان آغاز زندگی» معرفی می شود.
اما نکته مهم این است که این عناصر در کجا قرار می گیرند; در سطح و پوسته سیاره که برای فرآیندهای بیولوژیکی قابل دسترسی است یا در عمق و هسته که عملاً دسترسی به آن غیرممکن است. محققان توضیح میدهند که حیات تنها میتواند در جهانهایی شکل بگیرد که در «منطقه شیمیایی گلدیلاک» قرار دارند. به این معناست که میزان فسفر و نیتروژن در جبه سنگی سیاره کجا دقیق و مناسب است.
بر اساس توضیحات محققان، سرنوشت فسفر و نیتروژن به چیزی بستگی دارد که آنها در لحظه شکل گیری سیاره به آن «تعادل اکسیژن» می گویند. نه اکسیژن موجود در جو، بلکه میزان اکسیژن موجود در کل ترکیب سیاره. همانطور که سیارات از سنگ مذاب سرد می شوند، فرآیند جداسازی رخ می دهد. عناصر سنگین مانند آهن به هسته فرو می روند و عناصر سبک تر به سطح می آیند و گوشته و پوسته را تشکیل می دهند.
اگر در این مرحله اکسیژن بیش از حد وجود داشته باشد، فسفر در گوشته قفل می شود و نیتروژن به اتمسفر رانده می شود و ممکن است در نهایت در فضا گم شود. نتیجه این است که مواد مغذی حیاتی یا از سطح شسته می شوند یا به اشکالی تبدیل می شوند که دیگر برای شروع زندگی قابل استفاده نیستند. اگر اکسیژن خیلی کم باشد، فسفر به عناصر سنگین متصل می شود و همراه با آنها به هسته کشیده می شود. جایی که دیگر نقشی در شکل گیری زندگی ندارد.
دکتر والتون می گوید که وجود اکسیژن زیاد یا خیلی کم در “کل سیاره” سیاره را برای زندگی نامناسب می کند، زیرا مواد کلیدی در هسته به دام افتاده اند و چیزی برای سطح باقی نمی گذارند. با استفاده از مدلسازی عددی، محققان نشان دادهاند که یک پنجره بسیار باریک وجود دارد که در آن اکسیژن کافی است تا فسفر و نیتروژن را در گوشته به مقدار کافی حفظ کند. به زبان ساده، این سیاره باید دقیقاً در نقطه مناسبی از نظر شیمیایی متولد شده باشد.
محققان می گویند با یک شانس، زمین درست در “منطقه طلایی” قرار دارد و تعادل لازم را برای در دسترس بودن مواد اصلی ایجاد می کند. اما نتیجه، پیامی نه چندان دلگرمکننده را نیز به همراه دارد: جهانهای قابل سکونت ممکن است بسیار نادرتر از آن چیزی باشند که اخترشناسان قبلاً تصور میکردند.
دکتر والتون پیشنهاد می کند که تعداد سیارات قابل سکونت ممکن است تنها ۱ تا ۱۰ درصد برآوردهای قبلی باشد. تفاوتی که هم روش های جستجوی حیات و هم دیدگاه ما را نسبت به آینده اکتشاف فضا تضعیف می کند.
در این دیدگاه، وجود اکسیژن بالا که امروزه معمولاً به عنوان نشانه مناسب بودن جهان برای زندگی تلقی می شود، می تواند برعکس عمل کند و نشانه ای از شرایط شیمیایی ناسازگار باشد. والتون هشدار میدهد که به سیارهای سفر میکنید تا ساکن شوید، اما بعد متوجه میشوید که فسفر کافی برای کشاورزی و تولید غذا وجود ندارد. او می گوید بهتر است قبل از تصمیم گیری های بزرگ شرایط شکل گیری سیاره را بررسی کنیم.
این یافته ها حتی برای حیات در مریخ نیز پیامدهایی دارد. به گفته محققان، مریخ کمی خارج از منطقه شیمیایی Goldilocks قرار دارد. از نظر شرایط شکلگیری، مریخ احتمالاً فسفر بیشتری دارد که میتواند رشد غذا را آسانتر کند. اما در عوض، مواد شیمیایی دیگر در سطح به وفور یافت می شود که خاک را با نمک های خشن آلوده می کند. همچنین سطح مریخ از نظر نیتروژن بسیار فقیرتر است و آن را برای حیات، به خصوص حیات مشابه زمین نامناسب می کند.
محققان پیشنهاد می کنند که جستجو برای حیات فرازمینی باید بیشتر بر ترکیب شیمیایی سیارات فراخورشیدی متمرکز شود. اندازه گیری مستقیم این ترکیب دشوار است، اما سرنخ هایی را می توان با بررسی نوع ستاره میزبان به دست آورد. زیرا سیارات عمدتاً از همان ماده خامی ساخته شده اند که ستاره میزبان آنها از آن شکل گرفته است. بنابراین منظومه هایی با ستارگان مشابه خورشید برای جستجوی حیات مناسب تر معرفی می شوند.
