شواهد حیات در سیارات دیگر چگونه کشف می‌شوند؟

[ERF@N]

نخستین شواهد از وجود حیات بر سطح سیارات دیگر احتمالا در شکل سیگنال‌های منفعلی هستند که اخترشناسان آنها را در جو یک سیاره شناسایی خواهند کرد.

سیارات دارای جو، مناسب‌ترین گزینه برای یافتن نشانه‌های حیات هستند؛ حیات به هر شکل نیازمند لایه‌ای از گازها است که آسمان یک سیاره سنگی را در بر گرفته و ضمن تأمین منابع انرژی، بعنوان یک سپر محافظتی در برابر محیط خشن فضا ایجاد می‌کند.

به همین دلیل مریخ‌نورد کنجکاوی بدنبال توصیف وضعیت جو سیاره سرخ است و مأموریت مدارگرد ماون (MAVEN) نیز با هدف رمزگشایی از اسرار نازک شدن جو این سیاره آغاز شده است.

اما دو رویکرد متفاوت می‌تواند به اخترشناسان برای بررسی جو سیارات بیگانه با جزئیات منحصربفرد و یافتن نشانه‌های احتمالی حیات کمک کند.

شیمی جو

نخستین گام در جستجو برای یافتن نشانه‌های حیات فرازمینی، تعیین قابل مطالعه بودن جو یک سیاره بیگانه است؛ بسیاری از سیارات بیگانه کشف شده توسط تلسکوپ فضایی کپلر احتمالا دارای جو نیستند.

آیا یک سیاره بیگانه بطور بالقوه برای میزبانی از حیات مناسب است؟ آیا در صورت دارا بودن جو، گرم یا سرد بوده و آیا دارای سطح جامد است؟ پاسخ به این سوالات، خصوصیات پایه یک سیاره بیگانه را تعیین می‌کنند.

به گفته «نیکلاس کوان» از محققان دانشگاه نورث‌وسترن، ضخامتی مشابه شبیه ضخامت جو زمین این امکان را برای محققان فراهم می‌کند تا در گام بعدی اقدام به بررسی ترکیبات جو کنند؛ بررسی شیمی و اندازه‌گیری مولکول‌ها در جو، گزارش نسبتا دقیقی از وضعیت یک سیاره بیگانه ارائه می‌کند.

اخترشناسان با استفاده از برخی قوانین اساسی شیمی به کشفیاتی در خصوص سیارات بیگانه دست پیدا کردند؛ جو زمین مملو از اکسیژن بعنوان یک گاز واکنش‌پذیر است که منجر به شکل‌گیری حیات بر روی این سیاره شده است.

در طیف زمین هر دو گاز اکسیژن و متان وجود دارند، چراکه حیات و سوخت و ساز در آن جریان دارد.

برای پیدا کردن اکسیژن، متان و سایر گازها که احتمال میزبانی از حیات را افزایش می‌دهند، اخترشناسان باید زمان گذر سیاره از مقابله ستاره میزبان را رصد کرده یا تصویر مستقیمی از سیاره و ستاره میزبان در اختیار داشته باشند.

گذر سیاره فراخورشیدی از مقابل چهره ستاره میزبان باعث تغییر در میزان درخشندگی ستاره می‌شود؛ اگر جو سیاره ضخامت داشته باشد، طیف نوری در برخی طول موج‌ها شفاف و در غیر اینصورت طیف نوری مات دیده می‌شود؛ تغییر وضعیت طیف نوری به تعیین ترکیبات و موادشیمیایی موجود در جو سیاره کمک می‌کند.

تاکنون 50 سیاره با این روش مورد بررسی قرار گرفته‌اند؛ اغلب این سیارات ابر مشتری‌های داغ – غول‌های گازی بزرگ در مدار بسیار نزدیک به ستاره میزبان – هستند که قادر به میزبانی از حیات نیستند.

مشاهده اکسیژن در یک طیف بسیار دشوار است، اما متان با استفاده از یک تلسکوپ بسیار قوی براحتی قابل مشاهده است.

لبه سرخ

در کنار بررسی ترکیبات جو، اخترشناسان قادر به بررسی احتمال وجود حیات بر سطح یک سیاره یا حداقل انعکاسی از آن هستند.

تمامی اشکال حیات بدنبال خلاص شدن از انرژی هستند که از آن استفاده نمی‌کنند؛ در گیاهان انرژی که برای تولید غذا استفاده نمی‌شود، به شکل فوتون‌های فرابنفش منعکس می‌شود.

در زمان فراوانی زندگی فتوسنتزی مانند جنگل‌های بارانی یا تپه‌های جلبکی، انعکاسی به شکل درخشش جزئی نور مادون قرمز دیده می‌شود که لبه سرخ (red edge) نامیده می‌شود و مشابه این بازتاب در سیارات فراخورشیدی نیز قابل مشاهده است.

با این حال مشاهده انعکاسی مشابه لبه سرخ از فاصله دور بسیار مشکل است؛ بطور مثال مشاهده لبه سرخ در جنگل های بارانی از فاصله دور تنها در روزهای صاف امکانپذیر است، درحالیکه این منطقه در بیشتر مواقع پوشیده از ابر است.

مشاهده سیارات به رنگ حیات

اخترشناسان به تازگی موفق به تهیه نخستین تصویر مستقیم از یک سیاره فراخورشیدی به رنگ سایه آبی شده‌اند؛ اما آیا امکان مشاهده یک سیاره سبز با حیات فتوسنتزی یا یک سیارخ سرخ رنگ نیز وجود دارد؟

این مسئله بستگی به نوع موجودات فتوسنتزی احتمالی در اطراف یک ستاره خورشید مانند یا ستاره کوتوله قرمز دارد.

بر روی زمین، گیاهان از رنگدانه‌ای موسوم به کلروفیل A برای جذب نور خورشید و تولید مواد غذایی استفاده می‌کنند که اقدام به تنظیم طول موج‌های ساطع شده از نور خورشید می‌کند و به همین علت گیاهان سبز هستند.

اما محققان موسسه تحقیقات فضایی گودارد ناسا در حال مطالعه بر روی گونه‌ای از جلبک اعماق دریا هستند که از کلروفیل D استفاده می‌کند؛ طول موج‌های جذب شده بوسیله این رنگدانه بیشتر در طیف مادون قرمز هستند.

تحقیقات صورت گرفته توسط محققان این مرکز در سال 2007 نشان می‌دهد، گیاهان بیگانه بر روی سیارات فراخورشیدی می‌توانند به رنگ‌های مختلفی باشند و این مسئله بستگی به روشنایی ستاره میزبان آنها دارد و رنگدانه‌های فتوسنتزی با نور در دسترس تطبیق پیدا می‌کنند.

به همین علت تلسکوپ‌های آینده باید قادر به رصد طیف کاملی از طول موج‌های نوری باشند گه گیاهان برای فتوسنتز استفاده می‌کنند.

برای کشف نشانه‌ای از حیات بیگانه، علاوه بر تلاش برای یافتن سیگنال‌های فرازمینی، حجم بالایی از داده‌ها باید پردازش شوند.