سیارات سرگردان بذر حیات را میلیاردها سال حفظ می‌کنند

دانشمندانی که در جست‌وجوی سیارات زیست‌پذیرند، باید نگاهی هم به بیرون از مناطق زیست‌پذیر داشته باشند

ستارگان و سیارات آن‌ها از قرص‌های غبار و گاز تشکیل میشوند که اغلب هیدروژن و هلیوم هستند- NASA/JPL-Caltech

دانشمندان زمانی تصور می‌کردند بهترین مکان برای جست‌وجوی حیات فرازمینی، سیاره‌هایی است که در منطقه زیست‌پذیر ستاره‌ خود، یا منطقه «گُلدی‌لاکس» قرار دارند، بازه‌ای محدود از مدارهایی که در آن، آب بر روی سطح سیاره به شکل مایع باقی می‌ماند. ناحیه زیست‌پذیر در اطراف خورشید ما، از خارج مدار زهره تا بیرون از مدار مریخ امتداد دارد و زمین دقیقا در میانه آن است.

اما پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد دانشمندانی که در جست‌وجوی سیارات زیست‌پذیرند، باید نگاهی هم به بیرون از مناطق زیست‌پذیر داشته باشند، خیلی بیرون.

پژوهشگران دانشگاه‌های برن و زوریخ در مقاله‌ای که روز دوشنبه در مجله «نیچر آسترونومی» منتشر شد، نتیجه می‌گیرند که برخی سیارات فراخورشیدی اَبَرزمین - سیارات سنگی بین ۲ تا ۱۰ برابر جرم زمین - ممکن است در فواصل ۱۰ برابر زمین از خورشید، برای انواعی از حیات، زیست‌پذیر بمانند. برخی از سیارات حتی می‌توانند ده‌ها میلیارد سال پس از رانده شدن از منظومه ستاره‌ای خود زیست‌پذیر باقی بمانند و بدون اینکه ستاره‌ای برای خودشان داشته باشند، به مناطقی عجیب شبیه به نقاط سرسبز در میان صحرا تبدیل شوند که در فضای بین ستاره‌ای سرگردانند.

اما یک نکته وجود دارد: این اَبَرزمین‌های زیست‌پذیر باید دارای اتمسفر ضخیمی از هیدروژن-هلیوم باشند که سطوح این سیارات را مانند قنداق بپیچد و آن‌ها را در برابر سرمای فضا عایق کند. حیات در چنین الگویی بیشتر شبیه حیات در ته یک گودال اقیانوسی در زمین است تا حیات در یک شهر یا جنگل بارانی، اما این مقاله پیش از همه همراه با سایر مطالعات اخیر نشان می‌دهد که حیات در محیط‌های سخت در کیهان امکان‌پذیر است و اینکه اگر دانشمندان فقط بر روی سیارات تماما شبیه به زمین تمرکز کنند، ممکن است بخش مهمی از دانسته‌های [مربوط به جست‌وجوی] حیات را از دست بدهند.

ماریت مول لوس، دانشجوی دکترا در دانشگاه زوریخ و نویسنده اصلی این مقاله، گفت: «آنچه ما با این بررسی به آن امیدواریم یادآوری دیگری است که قابلیت زیست‌پذیری الزاما شبیه آنچه که در زمین وجود دارد نیست.»

همانطور که می‌دانیم، حیات به سه عامل نیاز دارد: انرژی، تغذیه و آب مایع. سیارات سنگی در یک ناحیه زیست‌پذیر، به‌دلیل موقعیت مناسب مداری‌ خود، با انرژی حاصل از ستاره‌شان، تغذیه از مواد معدنی مختلف و آب باقی‌مانده مایع، این کار را آسان می‌کنند. اگر زمین خیلی به خورشید نزدیکتر بود، آب می‌جوشید و اگر خیلی دورتر بود، گازهای گلخانه‌ای جو در اثر سرما منجمد می‌شدند و آب سیاره به یخ تبدیل می‌شد.

برای اَبَرزمینی فرضی که لوس و همکارانش بررسی کردند، سطوح سنگی این سیارات، تغذیه را فراهم می‌کند. آنچه که آن‌ها در مدلسازی خود کشف کردند این بود که چه نوع اتمسفری می‌تواند انرژی کافی برای مایع نگه داشتن آب را فراهم کند.

ستارگان و سیارات آن‌ها از قرص‌های غبار و گاز تشکیل می‌شوند که اغلب هیدروژن و هلیوم‌اند. سیاراتی که در اطراف یک ستاره تشکیل می‌شوند ممکن است در ابتدا جوی با ترکیب مشابه داشته باشند، اما انرژی خورشیدی هیدروژن و هلیوم سیاراتی را که خیلی به ستاره خود نزدیک‌اند تبخیر می‌کند.

اما سیاراتی که دست‌کم چند برابر دورتر از فاصله زمین تا خورشید قرار دارند، ممکن است جو اولیه خود را حفظ کنند، و این مسئله، یک مزیت دارد: هیدروژن در صورت وجود فشار کافی، حتی بدون نور خورشید، گرمای سیاره را - که در اثر واپاشی عناصر رادیواکتیو ایجاد می‌شود - به دام می‌اندازد و انرژی تولید می‌کند و آب را در حالت مایع نگاه می‌دارد. پژوهشگران حین مدل‌سازی اَبَرزمین‌های احتمالی دریافتند سیاراتی با جرم بیش از پنج برابر زمین با اتمسفر هیدروژن-هلیوم سنگین می‌توانند شرایط آب مایع را به مدت بیش از ۵۰ میلیارد سال حفظ کنند.

طولانی‌ترین مدت‌زمان زیست‌پذیری که محققان در مدل‌سازی خود برای سیاره‌ای با جرم ۱۰ برابر زمین محاسبه کردند ۸۴ میلیارد سال بود. دانشمندان بر این باورند که اینک عالم  ۱۳.۸ میلیارد سال قدمت دارد.

پژوهشگران در این مقاله نوشتند: «باید توجه داشت که قبل از رسیدن به این شرایط، فرایند سرد شدن [۱۰ میلیارد سال]  طول می‌کشد»، هیدروژن عایق‌کننده چنان تاثیر مناسبی در گرم کردن چنین سیاراتی دارد که [اتمسفر] این سیارات، برای چگالش بخار آب، بسیار متراکم باقی می‌مانند، که این مسئله، از آنجایی که کیهان ۱۰۰ میلیارد سال دیگر در مسیر سرنوشت خود که تبدیل شدن به گستره‌ای سرد و تقریبا بدون ستاره است قرار می‌گیرد، بهتر از حد انتظار است.

Read More

This section contains relevant reference points, placed in (Inner related node field)

حیات ممکن است همچنان در سیارات سرگردان و بدون ستاره که در پوششی از هیدروژن، پیچیده شده‌اند، در میان تمامی آن سرما و تاریکی ادامه یابد. البته حیات آن سیارات، بیشتر به حیات موجودات اعماق دریا شباهت دارد تا یک تمدن دارای فناوری.

به گفته خانم لوس، تمدن دارای فناوری در چنین سیاره‌ای در آینده‌ای دور، تنها برای دیدن آسمان شب و تعجب از اینکه چقدر در جهان تنها هستند با چالشی سخت روبه‌رو خواهد شد. اتمسفر هیدروژن-هلیوم که حیات را در چنین سیاره‌ای ممکن می‌کند، علاوه بر اینکه از ورود هرگونه نور ستاره‌ای جلوگیری می‌کند، ۱۰ هزار برابر سنگین‌تر از اتسمفر زمین خواهد بود.

محققان در این مقاله نوشتند: «بر اساس نتایج ما، فشار سطحی [این سیارات] در حدود ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ بار (bar)، [یعنی] محدوده فشار در کف اقیانوس‌ها و گودال‌ها [در زمین] است.» «به لحاظ نظری، هیچ محدودیتی در فشار برای حیات وجود ندارد و برخی از سخت‌ترین نمونه‌ها در بیوسفر زمین در فشار حدود ۵۰۰ بار (bar) زندگی می‌کنند.»

[توضیح مترجم: بار (bar)، واحد یا یکای فشار، برابر با ۱۰۰ کیلو پاسکال و به‌صورت تقریبی برابر با فشار یک اتمسفر است.]

خانم لوس یادآور شد که در عین حال، دانشمندان بسیار کمی می‌توانند با قطعیت در مورد چنین سیاراتی حرف بزنند و از جمله اینکه که چگونه این شرایط ممکن است به تکامل حیات کمک کند یا مانع آن شود.

او افزود: «سیاراتی که ما در نظر می‌گیریم احتمالا چرخه روز و شب یا فصل مانند آنچه که روی زمین داریم ندارند و این موضوع می‌تواند اثراتی بر «پیچیدگی» حیات داشته باشد. از آنجایی که ما زیست‌شناس نیستیم، قصد نداریم شتاب‌زده نتیجه گیری کنیم.»

خانم لوس به‌سرعت به این نکته اشاره کرد که این بررسی جدید تا حد زیادی مفهومی است و همچنین برای فهمیدن اینکه یافته‌های آن‌ها تا چه حد بازتاب‌دهنده واقعیت است، مطالعات آتی در مورد اتمسفر هیدروژن-هلیوم گزینه‌های واقعی اَبَرزمین‌ها، شاید با تلسکوپ فضایی جیمز وب که به‌تازگی راه اندازی شده است، بسیار تعیین کننده باشد.

او گفت: «ما نوعی سیاره را بررسی کرده‌ایم که ممکن است در کیهان بسیار متداول باشد، اما هنوز کاملا درک نشده است. در واقع محاسبه‌های پیچیده‌تر ممکن است نشان دهند که شکل‌گیری سیاره دقیقا بر مبنای آن شرایطی که برای وجود آب مایع نیاز داریم، غیرممکن است.» «اما کسی چه می‌داند، ما برای ادامه کار روی این موضوع هیجان زده‌ایم.»

© The Independent

بیشتر از علوم