در جست‌وجوی حیات فرازمینی

در جست‌وجوی حیات فرازمینی

در جست‌و‌جو حیات

استفن کین در جست‌وجوی حیات فرازمینی میان ستاره‌هایی بود که می‌توانند میزبان سیاره‌های متعدل و گرم مانند زمین باشند. وی کوتوله‌ی سرخ جوانی به نام AU Microscopii را رصد کرد که تنها ۳۲ سال نوری از زمین فاصله دارد. او می‌گوید:

این ستاره درمقایسه‌با منظومه‌های سیاره‌ای دیگر کاملاً نوزاد است؛ درنتیجه، می‌توانیم مراحل اولیه‌ی تکامل حیات روی سیاره‌های آن را رصد کنیم.

کین، اخترفیزیک‌دان دانشگاه کالیفرنیا و همکارانش از ستاره‌ی یادشده به‌عنوان آزمایشگاه و مدلی برای پیش‌بینی حیات آینده‌ی آن استفاده کردند. این مدل به آنان کمک کرد زمان قرار‌گرفتن مدار سیاره‌ها در کمربند حیات ستاره را محاسبه کند. کمربند حیات به ناحیه‌ای نه‌چندان داغ و نه‌چندان سرد گفته می‌شود که برای پشتیبانی از حیات مطلوب است.

آنان متوجه شدند ستاره‌ی یادشده در سال‌های ابتدایی‌ بسیار درخشان است و بعد به‌آرامی سرد می‌شود و با شدت کمتری می‌سوزد؛ درنتیجه، کمربند حیات ستاره در ۲۰۰ میلیون سال اولیه‌ی عمرش، ۳۰ تا ۴۰ درصد به آن نزدیک خواهد شد. کین و همکارانش پژوهش خود را در مجله‌ی Astronomical منتشر کردند.

این نتیجه برای کین و دیگر دانشمندانی مهم بود که امیدوار‌ند روزی دنیایی زیست‌پذیر را شبیه زمین با اکوسیستم‌هایی سبز و مطلوب برای حیات زمینی پیدا کنند؛ زیرا نشان می‌دهد سیاره‌ای که در کمربند حیات یک ستاره قرار دارد، احتمال دارد همواره زیست‌پذیر نباشد.

بیشتر بخوانید
چرخش زمین متوقف می شود؟

برمبنای بهترین سناریو «گلدی لاکز»، همه‌چیز از‌جمله دمای مطلوب برای جاری‌شدن آب مایع سطحی (پیش‌نیاز حیاتی که می‌شناسیم) باید برای سیاره‌ی زیست‌پذیر مهیا باشد؛ اما شاید حیاتی که نمی‌شناسیم، داستانی متفاوت داشته باشد.

لازم به ذکر است معیارهای دیگری هم مانند جوّ تنفس‌کردنی و اقلیم پایدار و محافظت دربرابر پرتوهای مضر فرابنفش بر زیست‌پذیری سیاره تأثیر می‌گذارند.

به عنوان نمونه، مریخ در کمربند حیات خورشید قرار دارد؛ اما میلیون‌ها سال پیش آب و بخش قابل توجهی از جوّ خود را از دست داد. زهره هم درست در لبه‌ی داخلی این کمربند قرار دارد؛ اما به‌علت پوشش ضخیم کربن‌دی‌اکسید به‌شدت داغ است.

ستاره‌ی AU Microscopii

ستاره‌ی AU Microscopii به دانشمندان نشان داد که چگونه کمربند حیات قادر است در طول عمر ستاره افزایش یا کاهش یابد. سارا سیگر، اخترفیزیک‌دان MIR و رئیس سابق مأموریت جست‌وجوی سیاره‌ای TESS ناسا، دراین‌باره می‌گوید:

فاز جوانی ستاره‌های کوتوله‌ی سرخ بسیار طولانی و بد و احتمال دارد صدها میلیون سال طول بکشد تا ستاره‌ای بالغ شود.

کمربند حیات ستاره های داغ و سرد

کمربند حیات ستاره‌های کوچک‌تر و سردتر از خورشید، مانند کوتوله‌های سرخ به ستاره‌‌ی میزبان نزدیک‌تر از ستاره‌های بزرگ‌تر مانند خورشید است

کین و تیمش نشان دادند کوتوله‌ی سرخ مدنظرشان و دیگر ستاره‌های مانند آن می‌توانند مدتی شبیه نوجوانی سرکش رفتار کنند؛ ولی دنیاهای سکونت‌ناپذیر اطراف این ستاره‌ها احتمال دارد با افزایش طول عمر ستاره، شرایط مساعدتری را پیدا کنند؛ اما عکس این مسئله هم احتمال دارد رخ دهد. سیگر می‌گوید:

احتمال دارد سیاره‌ای که در کمربند حیات قرار داشته باشد، با تغییر ستاره دیگر در کمربند حیات قرار نداشته باشد.

اگر ستاره‌ی میزبان کمی سرد شود، سیاره‌ی آن برای هر نوع حیات فرازمینی به‌شدت سرد خواهد شد و احتمال دارد رودخانه‌ها و دریاچه‌های آن به‌تدریج منجمد شوند. گفتنی است ستاره‌های کهن‌تر در‌انتها گرم می‌شوند؛ درنتیجه، فرازمینی‌هایی که در نقطه‌ی کمربند حیات قرار دارند، احتمال دارد شاهد تبخیر آب‌ها باشند و هر چیز دیگری در سطح سیاره تا حد مرگ پخته شود.

بیشتر بخوانید
کشف کهکشانی ۱۰۰ برابر راه شیری

باوجوداین، شاید این اتمام ماجرا نباشد. جف گولدبلام در پارک ژوراسیک می‌گوید: «حیات بالاخره راه خود را پیدا می‌کند.» سث شوستاک، ستاره‌شناس ارشد مؤسسه‌ی SETI در ماونتین ویوی کالیفرنیا، اضافه می‌کند:

اگر حیات به‌شکل باکتریایی باشد، قادر است به‌سرعت جهش پیدا کند و خود را با محیط مطابقت دهد. موجودات دیگر هم شرایط بهتر و مساعدتری در غارها و زیرزمین خواهند داشت و اگر گونه‌ها پیشرفته‌ باشند، حتماً چاره‌ای می‌اندیشند.

شاید فناوری‌های پیشرفته به انعکاس نور ستاره کمک کنند یا حتی تمدن‌ها از فناوری جابه‌جایی سیاره برخوردار باشند. حیات قادر است راه خود را در مقطعی از حیات ستاره‌ی AU Microscopii پیدا کند؛ زیرا ستاره‌های کوتوله‌ی سرخ برخلاف خورشید کوچک‌تر و سردتر هستند و عمر طولانی‌تری دارند.

خورشید با ۴/۶ میلیارد سال در میانه‌ی حیات خود به‌سر می‌برد؛ درحالی‌که کوتوله‌های سرخ نزدیک به ۱۰۰ میلیارد سال عمر می‌کنند. شوستاک اضافه می‌کند:

اگر به‌دنبال حیات فرازمینی باشید، سیاره‌های اطراف کوتوله‌های سرخ میلیاردها سال زمان برای توسعه‌ی حیات پیچیده دارند. تعداد این ستاره‌ها هم زیاد است؛ به‌همین‌دلیل، مقصد پژوهشی جذابی هستند.

کوتوله‌های سرخ

کوتوله‌های سرخ متداول‌ترین نوع ستاره در راه شیری هستند؛ درحالی‌که ستاره‌های داغ‌تر و سنگین‌تر با عمر کوتاه‌ترشان کمیاب‌ترند. کمربند حیات کوتوله‌های سرخ و به‌طور‌کلی ستاره‌های کوچک‌تر و سردتر از خورشید، به آن‌ها نزدیک‌تر است. این در حالی‌ است که عکس این مسئله برای ستاره‌های بزرگ‌تر و داغ‌تر مانند خورشید صدق می‌کند.

بیشتر بخوانید
دقیقاً فضازمان چیست؟

کوتوله‌های سرخ ویژگی‌های دیگری هم دارند که پیچیدگی محاسبات را افزایش می‌دهند. زبانه‌ها و پرتوهای مضر، به‌ویژه در فاز اولیه‌ی شکل‌گیری فراوان‌اند. ستاره‌ی AU Microscopii هم دقیقاً در همین فاز قرار دارد.

اگر زبانه‌های مضر ابرهای باردار را به‌سمت سیاره ارسال کنند، جوّ سیاره‌ها از بین خواهند رفت و در‌صورت از‌بین‌رفتن جوّ سیاره آب آن هم از بین خواهد رفت؛ درست شبیه اتفاقی که درحدود ۳ میلیارد سال پیش برای مریخ رخ داد.

زبانه‌ها و پرتوهای مضر کوتوله‌های سرخ شکل‌گیری حیات در سیاره‌های اطرافشان را دچار مشکل می‌سازند

بااین‌حال، احتمال دارد دنیایی در کمربند حیات، تنها به‌علت پرتوها به دنیایی خشک تبدیل نشود. احتمال دارد گازهایی درون سیاره ذخیره شده باشند که به‌علت فعالیت‌های زمین‌شناختی، شبیه آتشفشان‌ها به بیرون فوران و جوّ سیاره را ترمیم کنند. حتی زمین هم در دوره‌های آغازین درمعرض بمباران مقادیر فراوانی از پرتوهای فرابنفش قرار داشت.

اگرچه این پرتوها به‌شدت پرتوهای کوتوله‌ی سرخ نبودند، با وجود این شرایط خشن، جوّ زمین بهبود چشمگیری پیدا کرد.

به‌گفته‌ی سیگر، این پرتوهای UV می‌توانند برای حیات مهم باشند. بعضی پژوهش‌ها نشان می‌دهند پرتوهای فرابنفش یا UV موجب شروع فرایندهای شیمیایی می‌شوند که به تکثیر نخستین میکروب‌ها و بعد جانداران پیچیده‌تر می‌انجامند.

حتی اگر سیاره‌ای از محدوده‌ی کمربند حیات خارج شود، شکل‌های بازمانده‌ای از حیات فرازمینی باقی خواهند ماند. به‌گفته‌ی لیزا کالتینگر،‌ رئیس مؤسسه‌ی کارل ساگان در کرنل و یکی از اعضای تیم همکاری TESS، بخشی از آب از‌دست‌رفته قادر است بر‌تاثیر برخورد دنباله‌دارها احیا شود. در ضمن، جانداران زنده‌ی کوچک حتی در‌صورت انجماد سیاره به حیاتشان ادامه می‌دهند. کالتینگر بیان می‌کند:

وقتی ستاره‌ای به‌علت افزایش سن درخشان‌تر می‌شود، قادر است یخ سیاره را ذوب و بعد این زیست‌کره‌ی عظیم را رونمایی کرد.

روی‌هم‌رفته، کوتوله‌های سرخ محیطی امیدبخش برای جست‌وجوی علائم حیات فرازمینی هستند. ستاره‌شناسان با به کار گیری تلسکوپ فضایی کپلر بیش از ۴،۰۰۰ سیاره‌ی فراخورشیدی را کشف کردند که بخش قابل توجهی از آن‌ها در اطراف کوتوله‌های سرخ قرار دارند.

بیشتر بخوانید
سیاه چاله ها ، یک چاله توخالی یا یک حجم متراکم

باوجوداین، به‌علت محدودیت قابلیت‌های آشکارسازی این تلسکوپ بسیاری از این دنیاها از سیاره‌هایی هستند که در فاصله‌ی بسیار نزدیکی از ستاره‌هایشان قرار دارند و به احتمال زیادً برای سکونت بیش‌از‌اندازه داغ هستند.

همین مسئله برای ستاره‌ی AU Microscopii صدق می‌کند. دو سیاره‌ی غول‌آسای کشف‌شده در فاصله‌ی نزدیک این ستاره قرار دارند. کین امیدوار است تلسکوپ‌های حساس دنیاهای بیشتری را درکمربند حیات کشف کنند.

حق با کیست ؟

اگر حق با دانشمندانی مانند کالتینگر و شوستاک باشد و حیات فرازمینی روی سیاره‌ها‌ی کهن‌سال زیر پوسته‌ی یخی یا در غارها مخفی شده باشد، کشف این اشکال حیات دشوار خواهد بود؛ درنتیجه بهتر است گازهایی مانند اکسیژن و متان را مورد بررسی قرار داد که به درون جوّ نفوذ می‌کنند و با به کار گیری تلسکوپ فضایی جیمز وب رصدشدنی خواهند بود.

می‌توان دنیاها را برمبنای علائم زیستی و حتی علائم فناوری آن‌ها کشف کرد.

در‌انتها، ستاره‌شناسان باید انتخاب کنند تلسکوپ‌های قدرتمند خود را به‌سمت کدام نقطه قرار دهند. اینجا است که کین و تیمش وارد می‌شوند و نشان می‌دهند کوتوله‌های سرخ می‌توانند محیطی مطلوب و پایدار برای دوام سیاره‌های سکونت‌پذیر به‌مدت میلیاردها سال باشند. شوستاک درپایان می‌گوید:

این مقاله از این نظر جذاب است که تلاش می‌کند رفتار ستاره را در ده‌ها میلیون سال اولیه‌ی حیاتش مورد بررسی قرار دهد؛ کاری که در سال‌های گذشته غیرممکن بود. با درک عملکرد ستاره، می‌توانیم بگوییم برای جست‌وجوی حیات به کدام سیاره‌های توجه کنیم و کدام سیاره‌ها گزینه‌ی مطلوب‌تری برای جست‌وجوها هستند.

منبع : science