کشف هزاران سیاره فراخورشیدی در سالهای اخیر، امیدها برای یافتن حیات فرازمینی را دوچندان کرده است. با این حال، شواهد قانعکنندهای از حیات بیگانه هنوز به دست نیامده است. ستارهشناسان با تلسکوپهای قدرتمند خود میتوانند سیارات بالقوه قابل سکونت بیشتری را بررسی کنند، اما برای تفسیر صحیح زیستنشانگرها نیاز به درک عمیقتری از محیط اطراف این سیارات است. این مقاله به بررسی یکی از نقاط ضعف مهم در رویکرد کنونی جستجوی حیات فرازمینی میپردازد.
چرا ستارگان کوتوله M کاندیداهای اصلی جستجو هستند؟
ستارگان کوتوله M، که کوچکتر و سردتر از خورشید ما هستند، رایجترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری محسوب میشوند. سیاراتی که به دور این ستارگان میچرخند، اهداف بسیار نویدبخشی برای جستجوی حیات هستند.
هنگام عبور یک سیاره از مقابل ستاره کوتوله M خود، بخش نسبتاً بزرگی از نور ستاره را مسدود میکند که این امر تشخیص سیاره و جو آن را آسانتر میسازد. با این حال، اگر نحوه تعامل این ستارگان با جو سیارات را به درستی درک نکنیم، ممکن است اهمیت مشاهدات از برخی از امیدوارکنندهترین سیارات را اشتباه تفسیر کنیم.
اثر فریبنده پرتوهای فرابنفش ستارهها
مهمترین زیستنشانگرهای مورد مطالعه شامل متان، اکسیژن و ازن هستند که روی زمین اغلب توسط فرآیندهای بیولوژیکی تولید میشوند. اما حتی روی سیاره خودمان نیز، مولکولهای مرتبط با حیات همیشه اثر انگشت بیولوژیکی بیابهامی نیستند و میتوانند توسط فرآیندهای زمینشناختی، شیمیایی یا واکنشهای جوی با نور خورشید تولید شوند.
ستارگان کوتوله M پرتوهای فرابنفش (UV) شدیدی تولید میکنند که میتواند مولکولها را تجزیه کرده و واکنشهای شیمیایی را در جو سیارات در حال چرخش تحریک کند. شدت و طول موج این پرتوها بر روی تشکیل، بقا و فراوانی مولکولها تأثیر میگذارد. یک سیاره که دارای خواص یکسان با سیاره دیگر است، تنها به دلیل تفاوت در انتشار پرتو فرابنفش ستاره میزبان خود، میتواند جو بسیار متفاوتی داشته باشد. این پرتو میتواند باعث شود سطح یکسان از فعالیت بیولوژیکی در یک سیاره قویتر به نظر برسد یا حتی شیمی غیربیولوژیکی را شبیه به حیات نشان دهد.
یک مطالعه اخیر که در سرور پیشانتشار arXiv منتشر شد، این موضوع را با استفاده از سیارات شبیهسازیشده نشان داد. این تیم تحقیقاتی به رهبری سی. ایوان دیویس، دانشجوی اخترشناسی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، سیاراتی شبیه به زمین را که به دور دو نوع مختلف ستاره کوتوله M در بازههای سنی گوناگون میچرخیدند، شبیهسازی کردند. نتایج حیرتانگیز بود:
- ازن: برای سیارات شبیهسازیشده شبیه به زمین در دوران آرکئن (با اکسیژن کم و دیاکسید کربن زیاد)، پرتو فرابنفش قویتر از ستارگان کوتوله M جوانتر، دیاکسید کربن بیشتری را تجزیه کرد. این امر واکنشهایی را آغاز کرد که اکسیژن و ازن را بدون دخالت هیچ حیاتی ایجاد کردند. برخی مدلهای جو سیارهای حاوی صدها هزار برابر ازن بیشتر از مدلهای مشابه در اطراف ستارگان قدیمیتر بودند. یک ناظر فرضی میتوانست سیگنال ازن حاصله را به اشتباه به عنوان مدرک غیرمستقیم از اکسیژن تولید شده بیولوژیکی تفسیر کند.
نیاز به تغییر رویکرد در جستجوی حیات فرازمینی
البته، ستارهشناسان از قبل آگاهند که یک مولکول منفرد وجود حیات در یک سیاره فراخورشیدی را اثبات نمیکند. محققان از مدلهای جوی استفاده میکنند، به دنبال ترکیبی از گازها میگردند و قبل از توصیف یک سیگنال به عنوان یک زیستنشانگر بالقوه، توضیحات غیربیولوژیکی را در نظر میگیرند. این روشها برای شناسایی امیدوارکنندهترین سیارات برای تحقیقات بیشتر، حتی زمانی که دانش ما از ستارگان آنها ناقص است، همچنان ارزشمند هستند.
اما حتی بهترین مدل جوی نیز میتواند گمراهکننده باشد اگر پرتوهای ستارهای به درستی محاسبه نشود. مشاهدات فرابنفش ستارگان کوتوله M محدود است، بنابراین محققان اغلب به تخمینها از ستارگان مشابه تکیه میکنند. با این حال، دو ستاره کوتوله M که ممکن است مشابه به نظر برسند، میتوانند سطوح بسیار متفاوتی از پرتو فرابنفش تولید کنند. صرفاً اعتراف به اهمیت ستاره کافی نیست؛ ما به اطلاعات دقیق در مورد ستاره خاص میزبان سیاره نیاز داریم.
بنابراین، پیش از اینکه تلسکوپهایمان را بر روی سیارات فراخورشیدی امیدوارکننده متمرکز کنیم، باید ستارگان میزبان آنها را مطالعه کنیم. این امر مستلزم مشاهدات مکرر پرتو فرابنفش است که معمولاً با تلسکوپها یا ابزارهای مختلف یا در دورههای زمانی متفاوت از آنچه برای مطالعه سیاره فراخورشیدی استفاده میشود، انجام میگردد. این مشاهدات میتوانند نحوه تغییر انتشار ستاره میزبان در طول زمان را مشخص کنند، در حالی که تخمینهای بهتر از سن ستاره که از خواصی مانند چرخش و فعالیت مغناطیسی محاسبه میشوند، چگونگی تکامل آن پرتو را آشکار خواهند کرد.
سپس، هنگامی که شروع به مطالعه یک سیاره فراخورشیدی کردیم، زیستنشانگرهای بالقوه باید با استفاده از مدلهایی که بر اساس اندازهگیریهای دقیق از ستاره میزبان هستند، تجزیه و تحلیل و تفسیر شوند. همانطور که در مطالعه پیشانتشار توصیه شده است، ستارهشناسان همچنین باید به دنبال مولکولهای همراه مانند مونوکسید کربن باشند که میتوانند نشان دهند آیا ازن از طریق واکنشهای بین نور و دیاکسید کربن ایجاد شده است یا از طریق زیستشناسی. اولین کشف قانعکننده حیات در سیارهای دیگر، نه تنها به درک آن سیاره، بلکه به درک ستارهای که جو مشاهدهشده را شکل داده است، بستگی خواهد داشت.
نظرات کاربران