کشف حیات در ابرزمین‌ها

ستاره شناسان این روز‌ها به طور معمول به دنبال کشف و کاوش سیاره‌هایی هستند که در خارج از منظومه شمسی به دور ستارگان میزبان خود می‌چرخند که به آن‌ها سیارات فراخورشیدی می‌گویند.

به نقل از آی‌ای، تابستان همین امسال بود که گروه‌هایی که روی ماهواره TESS ناسا کار می‌کردند، چند سیاره بسیار جالب توجه را پیدا کردند که در مناطق قابل سکونت ستارگان میزبانشان در حال چرخش بودند.

یکی از این سیاره‌ها ۳۰ درصد بزرگ‌تر از زمین است و در کمتر از سه روز زمینی به دور ستاره خود می‌چرخد. دیگری ۷۰ درصد بزرگ‌تر از زمین است و ممکن است میزبان یک اقیانوس عمیق باشد. این دو سیاره فراخورشیدی در واقع اَبرزمین‌هایی هستند که پرجرم‌تر از زمین، اما کوچک‌تر از غول‌های یخی مانند اورانوس و نپتون هستند.

کریس ایمپی، استاد برجسته نجوم دانشگاه آریزونا و نویسنده این مقاله می‌گوید: من یک پروفسور ستاره‌شناسی هستم که هسته‌های کهکشانی، کهکشان‌های دور، اخترزیست‌شناسی و سیارات فراخورشیدی را مطالعه می‌کنم و از نزدیک، جستجو برای سیاراتی را که ممکن است میزبان حیات باشند، دنبال می‌کنم.

زمین هنوز تنها جایی در جهان است که دانشمندان می‌دانند میزبان حیات است و منطقی به نظر می‌رسد که جستجوی حیات را بر روی سیاره‌های دیگر با خواص نزدیک به زمین متمرکز کنیم؛ اما پژوهش‌ها نشان داده است که بهترین شانسی که اخترشناسان برای یافتن حیات در سیاره دیگری دارند، احتمالاً در یک ابرزمین مشابه با آن‌هایی است که اخیراً کشف شده است.

اغلب اَبرزمین‌ها به دور ستاره‌های کوتوله سرد می‌چرخند که جرم کمتری دارند و بسیار طولانی‌تر از خورشید عمر می‌کنند. این در حالی است که به ازای هر ستاره‌ای مانند خورشید، صد‌ها ستاره کوتوله سرد وجود دارد و دانشمندان ابرزمین‌هایی را یافته‌اند که به دور ۴۰ درصد کوتوله‌های سردی که به آن‌ها نگاه کرده‌اند، می‌چرخند.

ستاره‌شناسان با استفاده از این عدد تخمین می‌زنند که تنها در کهکشان راه شیری ده‌ها میلیارد ابرزمین در مناطق قابل سکونت که آب مایع وجود دارد می‌تواند وجود داشته باشد.

از آنجایی که تمام حیات روی زمین از آب بهره می‌برد، تصور می‌شود که وجود این ماده برای زیست‌پذیری یک سیاره، حیاتی است.

بر اساس پیش‌بینی‌های کنونی، حدود یک سوم از تمام سیارات فراخورشیدی را ابرزمین‌ها تشکیل می‌دهند که این موضوع، آن‌ها را به رایج‌ترین نوع سیارات فراخورشیدی در کهکشان راه شیری تبدیل می‌کند. نزدیکترین آن‌ها تنها شش سال نوری از زمین فاصله دارد.

"یکی اینکه به دنبال اثر گرانشی یک سیاره بر روی ستاره مادرش هستند و دیگری اینکه به دنبال کاهش نور یک ستاره در هنگام عبور سیاره از مقابل آن هستند"حتی می‌توانیم بگوییم که منظومه شمسی ما غیرعادی است، زیرا سیاره‌ای با جرمی بین زمین و نپتون ندارد.

یکی دیگر از دلایلی که ابرزمین‌ها اهداف ایده‌آلی در جستجوی حیات هستند این است که شناسایی و مطالعه آن‌ها نسبت به سیارات هم اندازه زمین بسیار آسان‌تر است. دو روش وجود دارد که ستاره‌شناسان برای شناسایی سیارات فراخورشیدی استفاده می‌کنند. یکی اینکه به دنبال اثر گرانشی یک سیاره بر روی ستاره مادرش هستند و دیگری اینکه به دنبال کاهش نور یک ستاره در هنگام عبور سیاره از مقابل آن هستند. هر دوی این روش‌های تشخیص با سیاره‌های بزرگ‌تر آسان‌تر هستند.

بیش از ۳۰۰ سال پیش، گوتفرید ویلهلم لایبنیتس، فیلسوف آلمانی استدلال کرد که زمین "بهترین جهان ممکن" است. هدف لایبنیتس این بود که به این سؤال بپردازد که چرا شَر وجود دارد، اما اخترزیست‌شناسان مدرن با طرح این پرسش که چه چیزی یک سیاره را برای زندگی قابل سکونت می‌کند، سؤال مشابهی را بررسی کرده‌اند و این طوری معلوم شده است که زمین بهترین جهان ممکن نیست.

به دلیل فعالیت‌های زمین‌ساختی زمین و تغییرات در روشنایی خورشید، آب و هوا در طول تاریخ زمین از گرمای شدید و آتش سوزی‌های مهیب تا سرمای منجمد کننده در سراسر سیاره تغییر کرده است.

سیاره زمین در بیشتر تاریخ ۴.۵ میلیارد ساله خود برای انسان و سایر موجودات بزرگتر غیرقابل سکونت بوده است. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که قابلیت سکونت طولانی‌مدت زمین اجتناب‌ناپذیر و بدیهی نبوده، بلکه یک امر تصادفی بوده است و انسان‌ها به معنای واقعی کلمه خوش شانس هستند که در این برهه از تاریخ زمین زندکی می‌کنند و زنده هستند.

پژوهشگران فهرستی از ویژگی‌هایی را ارائه کرده‌اند که یک سیاره را برای زندگی بسیار مساعد می‌کنند. سیارات بزرگتر به احتمال زیاد از نظر زمین‌شناسی فعال هستند، همان ویژگی که دانشمندان فکر می‌کنند تکامل بیولوژیکی را ترویج می‌کند؛ بنابراین قابل سکونت‌ترین سیاره تقریباً دو برابر جرم زمین و از نظر حجمی بین ۲۰ تا ۳۰ درصد بزرگتر از زمین خواهد بود. همچنین اقیانوس‌هایی دارد که به اندازه کافی کم عمق هستند که نور بتواند حیات را تا کف دریا تحریک کند و دمای متوسط ​​آن ۷۷ درجه فارنهایت (۲۵ درجه سانتیگراد) است. اتمسفر آن ضخیم‌تر از زمین خواهد بود که به عنوان یک پوشش عایق عمل می‌کند.

"هر دوی این روش‌های تشخیص با سیاره‌های بزرگ‌تر آسان‌تر هستند.بیش از ۳۰۰ سال پیش، گوتفرید ویلهلم لایبنیتس، فیلسوف آلمانی استدلال کرد که زمین "بهترین جهان ممکن" است"در نهایت، چنین سیاره‌ای به دور ستاره‌ای قدیمی‌تر از خورشید می‌چرخد تا عمر طولانی‌تری برای توسعه داشته باشد و دارای یک میدان مغناطیسی قوی است که از آن در برابر تابش کیهانی محافظت می‌کند. دانشمندان فکر می‌کنند که ترکیب این ویژگی‌ها باعث می‌شود یک سیاره بسیار قابل سکونت باشد.

طبق تعریف، ابرزمین‌ها بسیاری از ویژگی‌های یک سیاره بسیار قابل سکونت را دارند. تا به امروز، اخترشناسان چندین سیاره فراخورشیدی را کشف کرده‌اند که اگر نگوییم بهترین جهان‌های ممکن هستند، باید بگوییم از نظر تئوری قابل سکونت‌تر از زمین هستند.

به تازگی یک ضمیمه هیجان انگیز به فهرست سیارات قابل سکونت اضافه شده است. ستاره شناسان شروع به کشف آن دسته از سیارات فراخورشیدی کرده‌اند که از منظومه‌های خورشیدی خود به بیرون پرتاب شده‌اند و ممکن است میلیارد‌ها نمونه از آن‌ها در کهکشان راه شیری در حال پرسه زدن باشند.

اگر یک ابرزمین از منظومه خورشیدی خود به بیرون پرتاب شود و دارای جوی متراکم و سطحی دارای آب باشد، می‌تواند برای ده‌ها میلیارد سال حیات را در خود حفظ کند، یعنی بسیار بیشتر از مدتی که حیات روی زمین می‌تواند قبل از مرگ خورشید ادامه یابد.

برای شناسایی حیات در سیاره‌های فراخورشیدی دوردست، ستاره‌شناسان به دنبال امضا‌های زیستی هستند که به محصولات جانبی زیست‌شناسی که در جو سیاره قابل تشخیص هستند، گفته می‌شود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا قبل از کشف سیاره‌های فراخورشیدی توسط ستاره شناسان طراحی شده است، بنابراین این تلسکوپ برای پژوهش روی سیاره‌های فراخورشیدی بهینه نشده است، اما قادر است بخشی از این کار را انجام دهد و قرار است در سال اول عملیات خود، دو ابرزمین بالقوه قابل سکونت را هدف قرار دهد. مجموعه دیگری از ابرزمین‌ها با اقیانوس‌های عظیم که در چند سال گذشته کشف شده‌اند و همچنین سیاره‌هایی که در تابستان امسال کشف شدند نیز اهداف خوبی برای جیمز وب هستند.

اما بهترین شانس برای یافتن نشانه‌های حیات در جو سیاره‌های فراخورشیدی با نسل بعدی تلسکوپ‌های غول پیکر زمینی به دست خواهد آمد که شامل تلسکوپ ۳۹ متری ELT، تلسکوپ ۳۰ متری TMT و تلسکوپ غول پیکر ۲۴.۵ متری ماژلان هستند.

این تلسکوپ‌ها همگی در حال حاضر در دست ساخت هستند و قرار است تا پایان همین دهه میلادی جمع آوری داده‌های خود را آغاز کنند.

ستاره‌شناسان می‌دانند که مواد تشکیل دهنده حیات در فضا وجود دارد، اما قابل سکونت بودن الزاما به معنای وجود حیات نیست. تا زمانی که پژوهشگران شواهدی از حیات در جایی دیگر پیدا نکنند، این امکان وجود دارد که حیات روی زمین یک حادثه منحصر به فرد بوده باشد.

در حالی که دلایل زیادی وجود دارد که توضیح می‌دهد چرا یک جهان قابل سکونت نشانه‌هایی از حیات نخواهد داشت، اگر ستاره‌شناسان در سال‌های آینده به این ابرزمین‌های قابل سکونت نگاه کنند و چیزی پیدا نکنند، ممکن است بشریت مجبور شود به این نتیجه برسد که در جهان تنها است.