پیام خوزستان - ایسنا /کشف مولکول‌هایی زیستی در جو سیاره‌ K2-18b، امید به یافتن حیات در جهان‌های دور را افزایش داده و دانشمندان را یک گام به پاسخ پرسش کهن حیات نزدیک‌تر کرده است.
در عصری که مرزهای دانش انسان از سیاره‌ زمین فراتر رفته و چشمان کنجکاو بشر تا اعماق کیهان دوخته شده‌اند، تلسکوپ فضایی جیمز وب(James Webb Space Telescope)، به‌عنوان پیشرفته‌ترین ابزار اخترشناسی تاریخ، انقلابی نوین در درک ما از جهان هستی پدید آورده است. این تلسکوپ که در دسامبر 2021 توسط ناسا با همکاری سازمان فضایی اروپا و کانادا به فضا پرتاب شد، به‌سرعت توانست تصاویری حیرت‌انگیز و داده‌هایی شگرف از کیهان اولیه، ساختار کهکشان‌ها و حتی ترکیبات جوّی سیارات دوردست فراهم آورد. در میان مهم‌ترین و هیجان‌انگیزترین کشفیات اخیر این رصدخانه عظیم، می‌توان به سه محور کلیدی اشاره کرد: نخست، نشانه‌هایی از وجود احتمالی حیات فرازمینی؛ دوم، کشف ساختاری دوقلو در کهکشان راه شیری و سوم، شناسایی سیارات فراخورشیدی تازه‌ که برخی از آن‌ها در منطقه‌ قابل‌زیست ستاره‌های خود قرار دارند.
یکی از جنجالی‌ترین کشفیات جیمز وب در ماه‌های اخیر، مشاهده‌ ترکیبات شیمیایی خاص در جوّ برخی سیارات فراخورشیدی است که می‌توانند نشانگر وجود فرایندهای زیستی باشند. وجود متان، دی‌اکسید کربن و حتی احتمالا آمونیاک در کنار آب، در جوّ سیاره‌هایی چون K2-18 b، پرسش‌های تازه‌ای درباره احتمال زیست‌پذیری در فراتر از منظومه شمسی مطرح کرده است. در همین حال، داده‌های جدید درباره ساختار کهکشان راه شیری حاکی از آن است که این کهکشان ممکن است دارای یک کهکشان دوقلو یا ساختار آینه‌ای در آن سوی هاله‌ کهکشانی‌اش باشد؛ فرضیه‌ای که می‌تواند نگاه اخترشناسان به تکامل کهکشان‌ها را دگرگون کند. از سوی دیگر، شناسایی صدها سیاره فراخورشیدی جدید با ویژگی‌هایی شبیه زمین، امید بشر به یافتن دنیایی دیگر برای زندگی را بیش از پیش افزایش داده است.
بدین‌سان، تلسکوپ جیمز وب تنها یک ابزار علمی نیست، بلکه پنجره‌ای به ناشناخته‌ترین ابعاد کیهان است؛ پنجره‌ای که هر روز، جهان ما را بزرگ‌تر، پیچیده‌تر و شگفت‌انگیزتر از پیش جلوه می‌دهد. این کشفیات نه‌تنها مرزهای علم را گسترش می‌دهند، بلکه پرسش‌هایی بنیادین درباره جایگاه انسان در جهان را دوباره به‌میان می‌آورند.

کشفی هیجان‌انگیز از تلسکوپ فضایی جیمز وب: نشانه‌هایی از حیات در سیاره‌ای دوردست
علیرضا بیات، کارشناس نجوم به ایسنا می‌گوید: در روزهای اخیر، یکی از داغ‌ترین موضوعاتی که فضای مجازی و محافل علمی را به خود مشغول کرده، کشف جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) درباره‌ سیاره‌ای فراخورشیدی به نام K2-18b است. این کشف هیجان‌انگیز احتمال وجود نشانه‌هایی از حیات فرازمینی را برای نخستین‌بار در دنیای علمی با جدیت مطرح کرده و موجی از واکنش‌ها را در پی داشته است.
وی می‌افزاید: سیاره K2-18b در فاصله‌ حدود 124 سال نوری از زمین قرار دارد و از نظر اندازه تقریباً 8.6 برابر جرم زمین و سه برابر قطر زمین است. این سیاره از نوع سیارات موسوم به هایسیان(Hycean) شناخته می‌شود؛ یعنی سیاراتی با اقیانوس‌های عمیق و جو غنی از هیدروژن. K2-18b در ناحیه‌ قابل سکونت یک ستاره کوتوله قرمز به نام K2-18 قرار دارد؛ منطقه‌ای که در آن دمای سطح سیارات می‌تواند اجازه‌ وجود آب مایع را دهد.
کارشناس نجوم با بیان اینکه براساس داده‌هایی که تلسکوپ جیمز وب به‌دست آورده، تیمی از دانشمندان دانشگاه کمبریج به رهبری پروفسور نیکو مادوسدهان موفق به شناسایی ترکیباتی در جو این سیاره شده‌اند که می‌توانند نشانه‌هایی از حیات باشند، ادامه می‌دهد: این ترکیبات شامل دی‌متیل‌سولفید(DMS) و دی‌متیل‌دی‌سولفید(DMDS) هستند؛ موادی که در زمین عمدتاً توسط فیتوپلانکتون‌های دریایی تولید می‌شوند. شناسایی احتمالی این مولکول‌ها در جو K2-18b به‌عنوان نشانه‌ای از فعالیت زیستی مورد توجه قرار گرفته است، همچنین متان(CH₄) و دی‌اکسید کربن(CO₂) نیز با قطعیت بیشتری در جو این سیاره شناسایی شده‌اند. ترکیب هم‌زمان این گازها، بدون حضور مونوکسید کربن(CO)، می‌تواند به وجود فرایندهای زیستی یا زمین‌شناسی غیرمعمول اشاره داشته باشد، با این حال، با وجود امیدواری‌های فراوان، دانشمندان تأکید کرده‌اند که هنوز نمی‌توان به‌طور قطعی وجود حیات را تأیید کرد. احتمال وجود حیات براساس این داده‌ها حدود 99.7 درصد برآورد شده، اما برای تأیید نهایی، دقتی در حدود 99.9994 درصد لازم است. به همین دلیل، مراحل بعدی پژوهش بر مشاهدات بیشتر با تلسکوپ جیمز وب و توسعه‌ مدل‌های پیشرفته‌ی شیمیایی و جوی برای درک بهتر منابع احتمالی این گازها چه زیستی و چه غیرزیستی، متمرکز خواهد بود.
بیات اظهار می‌کند: روش به‌کار رفته برای شناسایی این ترکیبات، بررسی طیف نور عبوری از جو سیاره در هنگام عبور آن از مقابل ستاره‌ میزبان است. این روش به دانشمندان اجازه داده تا با دقت بالایی گازهای موجود در جو K2-18b را شناسایی کنند. به‌ویژه، غلظت بالای متان و دی‌اکسید کربن و نبود مونوکسید کربن، نشانگر شرایط شیمی غیرتعادلی در جو سیاره است؛ حالتی که به‌عنوان یکی از نشانه‌های بالقوه‌ وجود حیات شناخته می‌شود.
وی با اشاره به اینکه اهمیت کشف احتمالی دی‌متیل‌سولفید در این سیاره از آن‌رو است که در زمین این ماده فقط از منابع زنده نظیر فیتوپلانکتون‌ها تولید می‌شود، می‌افزاید: اگر وجود DMS در K2-18b با قطعیت تأیید شود، این کشف می‌تواند نخستین نشانه‌ جدی حیات در ورای منظومه شمسی تلقی شود. هرچند احتمال‌هایی نیز وجود دارد که این گازها از واکنش‌های زمین‌شناسی یا فتوشیمیایی ناشناخته پدید آمده باشند، اما این فرضیه‌ها تاکنون پشتیبانی نظری قوی‌ای نیافته‌اند.
کارشناس نجوم بیان می‌کند: به‌طور کلی، کشف چنین ترکیباتی در جو یک سیاره‌ فراخورشیدی، نقطه‌ عطفی در علم نجوم و جست‌وجوی حیات در کیهان محسوب می‌شود. جیمز وب، یک‌بار دیگر اثبات کرده که فقط یک ابزار رصدی نیست، بلکه دریچه‌ای به پاسخ‌های بزرگ‌ترین پرسش‌های بشری است: آیا ما در این جهان تنها هستیم؟

جست‌وجوی حیات در فراسوی زمین؛ از نشانه‌های میکروسکوپی تا فرضیه‌های فلسفی
بیات ادامه می‌دهد: حیات فرازمینی، مفهومی شگفت‌انگیز و خیال‌برانگیز است که به هر شکلی از زندگی اطلاق می‌شود که منشأ آن زمین نباشد؛ از ساده‌ترین اشکال همچون میکروارگانیسم‌ها، باکتری‌ها، آرکی‌باکتری‌ها و دیگر موجودات تک‌سلولی تا حیات‌های پیچیده‌تر مانند حیوانات، یا حتی موجوداتی هوشمند که در خیال بشر به‌مثابه هم‌نوعان کیهانی‌اش تصویر شده‌اند. با این‌حال، تمرکز فعلی دانشمندان عمدتاً بر حیات میکروبی است، چراکه از نظر آماری، ساختاری و شرایط محیطی، احتمال وجود آن بسیار بیشتر و قابل‌بررسی‌تر از گونه‌های پیچیده‌تر است.
وی می‌گوید: برای آن‌که حیاتی مشابه حیات زمینی پدید آید، سه شرط بنیادین مورد نظر دانشمندان است. نخست، وجود آب مایع است؛ چراکه آب محیطی عالی برای واکنش‌های شیمیایی حیات‌محور محسوب می‌شود. از همین رو، بسیاری از پژوهش‌ها بر بررسی سیارات و قمرهایی متمرکز است که ممکن است در زیر سطح یخ‌زده‌شان، یا در لایه‌های جوی، میزبان ذخایری از آب مایع باشند، همچون قمر اروپا و تیتان. دوم، منبع انرژی ضروری است، خواه از طریق نور خورشید و فرایند فتوسنتز، یا از طریق انرژی شیمیایی، همانند آنچه در اعماق تاریک اقیانوس‌های زمین رخ می‌دهد. سوم، وجود عناصر پایه‌ای حیات یعنی کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، فسفر و گوگرد که مصالح اساسی برای ساختارهای زیستی به‌شمار می‌آیند.
کارشناس نجوم اظهار می‌کند: در منظومه‌ شمسی، نخستین مقصد برای جست‌وجوی حیات، مریخ است؛ سیاره‌ای که نشانه‌هایی از حیات گذشته و احتمال وجود میکروب‌های زیرسطحی در آن کشف شده است. قمر اروپا(از اقمار گالیله‌ای مشتری) با اقیانوس‌های زیرسطحی‌اش و انسلادوس، قمر زحل، با فوران‌های آب و مولکول‌های آلی‌اش، نیز در مرکز توجه قرار دارند. تیتان، قمر اسرارآمیز دیگر زحل، با دریاچه‌های متان مایع، این احتمال را پیش می‌کشد که گونه‌ای از حیات نه بر پایه‌ آب، بلکه بر مبنای متان یا ترکیبات دیگر در آن امکان بروز داشته باشد، اما جست‌وجو به منظومه‌ شمسی محدود نمی‌شود.
بیات با این اینکه در پهنه‌ گسترده‌ کهکشان، سیارات فراخورشیدی یا اگزوپلنت‌ها نیز در کانون تحقیقات نجومی قرار گرفته‌اند، اضافه می‌کند: در این میان، سیاراتی چون K2-18 b ، LHS 1140 b و TRAPPIST-1e بیش‌ترین توجه را به خود جلب کرده‌اند. این سیارات نه‌تنها در مناطق قابل سکونت ستارگان خود قرار دارند، بلکه نتایج طیف‌سنجی از جو آن‌ها، نشانه‌هایی از ترکیباتی همچون اکسیژن(O₂)، دی‌متیل‌سولفید(DMS) و متان(CH₄) را آشکار کرده‌اند، موادی که حضور آن‌ها می‌تواند قرینه‌ای بر وجود حیات باشد.
هیچ مدرک قطعی‌ای از وجود حیات فرازمینی تا به امروز کشف نشده است
وی ادامه می‌دهد: با این‌حال، یک پرسش مهم همچنان باقی‌ست؛ آیا ممکن است شکلی از حیات وجود داشته باشد که هیچ شباهتی به آن‌چه ما بر زمین می‌شناسیم نداشته باشد؟ پاسخ دانشمندان مثبت است. این فرضیه که به زندگی غیرزمینی(Xenolife) معروف است، امکان وجود موجوداتی را در نظر می‌گیرد که بر پایه‌ سیلیکون به‌جای کربن شکل گرفته باشند، یا در محیط‌هایی مملو از متان، آمونیاک، یا دماهایی بسیار بالا یا بسیار پایین زندگی کنند، یعنی در شرایطی کاملاً نامتعارف با زیست‌بوم زمینی.
کارشناس نجوم بیان می‌کند: در این میان، باید پذیرفت که با وجود تمام پیشرفت‌های علمی و فناوری، هیچ مدرک قطعی‌ای از وجود حیات فرازمینی تا به امروز کشف نشده است. همه‌ نشانه‌هایی که تاکنون یافت شده‌اند، در حوزه‌ احتمالات و قرائن قرار دارند؛ از متان موجود در مریخ، فسفین در جو زهره، ترکیبات آلی در قمرهای منظومه‌ شمسی، گرفته تا کشف احتمالی DMS در سیاره‌ K2-18 b.
بیات می‌افزاید: در فضای مجازی نیز گاه مباحثی پیرامون موجودات هوشمند فرازمینی مطرح می‌شود، موجوداتی که ممکن است سطحی از هوش، فناوری یا تمدن فراتر از بشریت داشته باشند. این‌گونه مباحث بیش‌تر رنگ و بویی فلسفی‌علمی دارند تا داده‌محور. یکی از نظریه‌های معروف در این زمینه، معادله‌ درِیک است که تلاش دارد تخمینی از تعداد تمدن‌های هوشمند در کهکشان ارائه دهد. با این‌حال، پروژه‌هایی همچون SETI که به‌دنبال دریافت سیگنال‌های رادیویی از تمدن‌های دیگر هستند، تاکنون هیچ یافته‌ قطعی ارائه نداده‌اند و پرسش از وجود موجودات هوشمند، هنوز بی‌پاسخ باقی‌مانده است.

کیهان‌شناسی، ماده‌ تاریک و کهکشان‌های گمشده؛ کاوشی در رازهای ناپیدای عالم
عمران مرادی، پژوهشگر علوم فضایی نیز درباره دوقلوی گمشده کهکشان راه شیری به ایسنا می‌گوید: در گستره‌ علم کیهان‌شناسی، آن‌گاه که می‌خواهیم به درک ساختار جهان دست یابیم، با دو رویکرد بنیادین روبه‌رو هستیم؛ نخست، بر پایه‌ آن‌چه می‌توانیم رصد کنیم و داده‌های مشهود نجومی، تصویری از ساختار عالم ترسیم می‌کنیم؛ دوم، به ساختاری می‌پردازیم که قابل مشاهده نیست، اما وجود آن از طریق تأثیرات غیرمستقیم استنباط می‌شود. بخشی از این ساختار نادیدنی، مربوط به آن چیزی‌ست که «ماده‌ی تاریک» نامیده می‌شود؛ ماده‌ای که هیچ‌گونه تابش الکترومغناطیسی ندارد، یعنی نوری از خود نمی‌تاباند و در نتیجه با ابزارهای نوری قابل مشاهده نیست، اما اثر گرانشی‌اش بر دیگر اجرام کیهانی قابل اندازه‌گیری و شناسایی است.
وی می‌افزاید: ماده‌ تاریک، به‌واسطه‌ی همین اثر گرانشی، نقشی بسیار مهم در شکل‌گیری ساختارهای کیهانی ایفا کرده است. براساس تئوری‌های نوین کیهان‌شناسی، به‌ویژه در قالب مدل کیهان‌شناسی استاندارد، ماده‌ تاریک نه‌تنها در ساختار کهکشان‌ها دخیل بوده، بلکه در نحوه‌ شکل‌گیری و گسترش کیهان نیز تأثیرگذار بوده است. به همین دلیل، در سال‌های اخیر، دو حوزه‌ کیهان‌شناسی و مطالعات مربوط به ماده‌ تاریک به‌هم گره خورده‌اند و موجب تولد نظریه‌هایی جدید شده‌اند، نظریه‌هایی که یکی از نتایج آن‌ها، احتمال وجود یک کهکشان دوقلو برای راه شیری است؛ کهکشانی که به دلایلی تاکنون دیده نشده است.
پژوهشگر علوم فضایی با بیان اینکه در بستر این فرضیه، به گروهی از کهکشان‌ها برمی‌خوریم که به آن‌ها کهکشان‌های کوتوله گفته می‌شود، ادامه می‌دهد: این کهکشان‌ها، همانند قمرهایی برای کهکشان‌های بزرگ‌تر هستند. می‌دانیم که راه شیری، یک کهکشان مارپیچی با ساختاری میله‌ای‌ست و احتمال می‌رود دارای کهکشان‌های کوتوله‌ متعددی باشد.
مرادی اضافه می‌کند: در نظریه‌های کیهان‌شناسی مبتنی‌بر ماده‌ تاریک سرد، پیش‌بینی می‌شود که صدها کهکشان کوتوله به‌صورت هاله‌هایی در اطراف راه شیری وجود داشته باشند، اما در رصدهای امروزی، تنها حدود 60 کهکشان کوتوله شناسایی شده‌اند که اغلب، به‌طرز قابل توجهی کم‌نورتر از پیش‌بینی‌های نظری هستند. این تناقض، به یکی از چالش‌های مهم مدل استاندارد کیهان‌شناسی بدل شده و با عنوان مسئله‌ کهکشان‌های کوتوله‌ گمشده شناخته می‌شود.
وی اظهار می‌کند: برخی از پژوهشگران معتقدند ممکن است دو کهکشان کوتوله‌ بزرگ، هم‌ عرض ابرهای ماژلانی در گذشته وجود داشته‌، اما امروزه ناپدید شده‌اند. این فرضیه از مطالعه‌ جریان‌های ستاره‌ای پدید آمده است؛ جریان‌هایی که نشان‌دهنده‌ برخوردهای عظیم و ادغام‌هایی بین کهکشان‌های کوچک‌تر در گذشته‌ی راه شیری هستند، اما چرا این کهکشان‌ها امروز قابل رصد نیستند؟ یکی از دلایل ممکن، انفجارهای ابرنواختری عظیمی‌ست که در گذشته در کهکشان راه شیری رخ داده‌اند. این انفجارها می‌توانسته‌اند گازهای موجود در این کهکشان‌های کوتوله را پراکنده کرده، ستاره‌زایی را متوقف نموده و آن‌ها را به مجموعه‌هایی تاریک و بی‌فروغ بدل کرده باشند یا شاید این کهکشان‌ها از ابتدا نیز بسیار کم‌نور بوده‌اند، آن‌چنان کم‌نور که از دید تلسکوپ‌های امروزی پنهان مانده‌اند.
پژوهشگر فضایی در ادامه می‌گوید: نظریه‌ای دیگر نیز وجود دارد؛ کهکشان‌های کوتوله ممکن است توسط کهکشان راه شیری بلعیده شده باشند . این پدیده که از طریق مدل‌سازی دینامیکی و تحلیل جریان‌های ستاره‌ای مورد بررسی قرار گرفته، به شواهدی غیرمستقیم دلالت دارد. این شبیه‌سازی‌ها که مبتنی‌بر ماده‌ تاریک سرد انجام شده‌اند، به ما می‌گویند چنین کهکشان‌هایی باید وجود می‌داشتند، اما چون اثری از آن‌ها در آسمان دیده نمی‌شود، بحث بر سر چرایی این غیاب همچنان ادامه دارد.
مرادی با بیان اینکه در همین زمینه، برخی از فیزیک‌دانان نظریه‌ ماده‌ تاریک گرم را پیشنهاد کرده‌اند؛ ماده‌ای که از نظر ویژگی‌ها با ماده‌ تاریک سرد متفاوت است، می‌افزاید: خروجی مدل‌های مبتنی‌بر ماده‌ تاریک گرم، این احتمال را پیش می‌کشد که کهکشان‌های کوتوله‌ پیش‌بینی‌شده اساساً هیچ‌گاه به‌وجود نیامده‌اند، یعنی مشکل، در اصل در مرحله‌ شکل‌گیری بوده و نه در مرحله‌ نابودی یا پنهان‌ماندگی.
وی ادامه می‌دهد: در حال حاضر، مأموریت‌های فضایی و رصد گسترده‌ای با تلسکوپ‌های قدرتمند در جریان است تا با دقت بیش‌تر، ساختار کهکشان راه شیری را بررسی کنند و شاید بقایای کهکشان‌های کوتوله‌ گمشده را بیابند. آن‌چه مسلم است این‌که، بر پایه‌ تئوری‌ها، چنین کهکشان‌هایی باید وجود می‌داشتند، اما هنوز، یا آن‌ها را نیافته‌ایم، یا آن‌چنان در تاریکی و خاموشی فرو رفته‌اند که از نگاه ما پنهان مانده‌اند.
به گزارش ایسنا، پژوهش‌های نوین در کیهان‌شناسی و جست‌وجوی حیات فرازمینی، افق‌های تازه‌ای از فهم ما نسبت به جهان گشوده‌اند. از بررسی ماده‌ تاریک و ساختار کهکشان‌ها تا کشف سیارات فراخورشیدی با نشانه‌های زیستی، علم امروز بیش از هر زمان دیگری با پرسش‌های بنیادین درباره‌ منشأ، ساختار و تنوع حیات در کیهان مواجه است. این روند نشان می‌دهد که درک ما از جهان، در حال گذار از قطعیت‌های پیشین به سوی درکی گسترده‌تر و پویاتر است.