فرارو- در شرایطی که سال‌ها تصور می‌شد که بذر حیات از طریق گلوله‌های برفی فضایی به زمین منتقل شده، شبیه‌سازی‌های پیشرفته در حوزه اخترفیزیک نشان‌دهنده نادرستی این سناریوی بنیادی هستند.
به گزارش فرارو به نقل از فیز ارگانیزیشن، فرضیه انتقال پیش‌سازها و اجزای تشکیل‌دهنده حیات از مسیر برخورد دنباله‌دارها، بارها به عنوان یکی از نظریه‌های کلیدی و مشهور در میان اخترفیزیک‌دانان و کیهان‌شناسان مطرح شده است. این فرضیه با توجه به شواهد طیف‌سنجی که همواره وجود مولکول‌های پیچیده کربنی و مواد آلی را در این اجرام یخی تأیید کرده، تقویت می‌شد. با این حال، نتایج یک مطالعه جدید از سوی پژوهشگران دانشگاه کمبریج موجب ورود تردیدهای جدی به این دیدگاه پذیرفته‌شده و آشکار می‌سازد که انتقال این مولکول‌ها به زمین در بهترین حالت تنها یک «شانس تصادفی و بی‌نظیر» بوده و به طور مستمر موجب بارش مواد زیستی‌ای که دانشمندان در قرن‌های اخیر تصور می‌کردند، نبوده است.
محققان در این پژوهش جدید که نتایج آن در نشریه معتبر سایتنتیفیک ریپورتس (Scientific Reports) به چاپ رسیده است، داده‌های حاصله از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای را بررسی کرده‌اند. این داده‌ها نشان می‌دهند که دنباله‌دارها با سرعتی بسیار زیاد و با زاویه‌ای تند وارد جو زمین می‌شدند. این شدت و زاویه‌ی تند به اصطکاک شدید و افزایش غیرقابل‌پیش‌بینی دما منجر می‌شد و در نهایت به نابودی ترکیبات آلی حساس منجر می‌گردید؛ به‌طوری‌که این ترکیبات بلافاصله پس از ورود یا در زمان اصابت به سطح سیاره تقریباً به طور کامل تبخیر و تجزیه می‌شدند.
دکتر ریچارد انزلو، پژوهشگر ارشد موسسه ستاره‌شناسی کمبریج و سرپرست این پروژه، در این راستا تصریح می‌نماید: «دانشمندان در طول تاریخ تصوری داشتند که دنباله‌دارها نقش اساسی در شکل‌گیری حیات روی زمین ایفا کرده‌اند؛ زیرا شامل ترکیبات آلی ضروری بر پایه کربن و نیتروژن بودند. بنابراین، این اجرام یخی فضایی به‌عنوان یک منبع جادویی در نظر گرفته می‌شدند که تمامی مواد لازم برای آغاز حیات را به یک سیاره می‌رساندند. این تصور در علم نجوم جذاب و تا حدی رمانتیک بود، اما مدل‌سازی دقیق ما نشان می‌دهد که وقوع چنین پدیده‌ای در عمل به شدت ناچیز است.»
آزمایش فرضیه جهش دنباله‌دارها در منظومه شمسی
این ارزیابی جدید به دنبال ایده‌ای در سال ۲۰۲۳ آغاز شد. در آن سال، انزلو و تیمش فرضیه‌ای مطرح کردند که بر اساس آن، در منظومه‌های دارای سیارات فشرده و فاصله‌های نزدیک مداری، ممکن است دنباله‌دارها هنگام نزدیک شدن به سیاره‌ها تحت تأثیر جهش گرانشی قرار گیرند؛ فرآیندی که می‌توانست به تدریج سرعت حرکت آن‌ها را کاهش دهد تا بار مولکولی حساس خود را به سلامت به مقصد برسانند.
تیم دانشگاه کمبریج با بهره‌گیری از یافته‌های نوین، این سؤال را مطرح کردند که آیا این سازوکار در اوایل شکل‌گیری منظومه شمسی ما نیز امکان‌پذیر بوده است. پژوهشگران با گردآوری پیشرفت‌های اخیر در شبیه‌سازی اثرات برخورد، فعل و انفعالات هیدرودینامیکی با جو زمین و مدل‌سازی دینامیکی مدارها، وضعیت اولیه زمین را با دقتی بی‌سابقه شبیه‌سازی کردند. نتایج نهایی نشان داد اگرچه احتمال وقوع چنین پدیده‌ای از نظر تئوری صفر مطلق نیست، اما از لحاظ محاسباتی بسیار دور از ذهن به نظر می‌رسد.
متمرکز شدن این مدل‌سازی بر روی ماده «هیدروژن سیانید» (HCN) بوده است؛ مولکولی که نقشی کلیدی در شیمی پیشازندگی ایفا می‌کند و به وفور در ترکیب دنباله‌دارهای منظومه خورشیدی یافت می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که حتی فرض کنیم برخی از این مولکول‌ها از دمای بالای ناشی از برخورد با جو و سطح زمین جان سالم به در ببرند، در عمل تأمین غلظت کافی برای شروع فرآیندهای شیمیایی ابتدایی به‌طور جدی غیرممکن است.
در ۵۰۰ میلیون سال ابتدایی حیات منظومه شمسی، تعداد برخورد این اجرام با زمین به طور چشمگیری کاهش یافته و در این بازه، فرصت‌های محدودی برای انتقال هیدروژن سیانید موجود بود. علاوه بر این، حتی در صورتی که این ماده بر سطح سیاره نشسته باشد، غلظت لازم در محیط طول عمر نخواهد داشت و هر واکنش بیوشیمیایی باید با سرعتی غریب و غیرمعمول اتفاق بیفتد که از نظر فیزیکی غیرقابل‌تصور خواهد بود.
دکتر انزلو ادامه می‌دهد: «این رویداد شبیه به یک شانس یک در میلیون است. شما نه‌تنها به برخوردی با زاویه و سرعتی کاملاً حساب‌شده نیاز دارید، بلکه تمامی شرایط پس از آن نیز باید از نظر غلظت لازم و سرعت تشکیل زنجیره شیمیایی بدون هیچ گونه اختلالی پیش برود. درست است که نمی‌توانیم این سناریو را به‌طور مطلق رد کنیم، اما احتمال وقوع آن بیشتر شبیه به یک پدیده استثنایی و ناگهانی است.»
خاستگاه واقعی بذر حیات کجاست؟
با کمتر شدن نقش دنباله‌دارها، این سؤال مطرح می‌شود که منبع شکل‌گیری نخستین موجودات زنده کجا بوده است. دانشمندان کمبریج به چند احتمال مطرح اشاره می‌کنند. از یک سو، این احتمال وجود دارد که سیارک‌ها منبع اصلی مواد شیمیایی بوده باشند؛ اجرامی سنگی که با سرعت کمتر و به میزان بیشتری نسبت به دنباله‌دارها با زمین اولیه برخورد می‌کردند.
از سوی دیگر، فرضیه‌ای دیگر بیان می‌کند که مواد آلی اولیه نه از دل فضایی، بلکه از طریق فرآیندهای درون‌زای جوی و زمین‌شناختی در بستر اقیانوس‌ها، آتشفشان‌ها یا دهانه‌های حرارتی خود زمین تولید شده باشند. در حالی که این مکانیزم برای زمین رد شده، محققان به نکته جالبی نیز پی بردند: مریخ گزینه مناسب‌تری برای دریافت این محموله‌های کیهانی بوده است. سیاره سرخ با جرم کمتر، گرانش پایین‌تر و داشتن اتمسفری سبک‌تر، مانع کمتری در برابر گرما و تخریب ایجاد می‌کرد.
در دوران تسلط دنباله‌دارها، مواد شیمیایی می‌توانستند بدون اینکه به‌طور کامل تخریب شوند به سطح مریخ برسند. انزلو در این مورد می‌گوید که احتمال چنین رویدادی در مریخ بیشتر از زمین است، هرچند که احتمال عدم موفقیت چنین فرآیندی در هر دو سیاره همچنان محتمل‌تر به شمار می‌رود.
یافته‌های این تحقیق به‌عنوان یک نقشه راه ارزشمند برای اخترشناسان در پی جستجوی نشانه‌های زیستی در سیارات فراخورشیدی عمل می‌کند. در آینده نزدیک و با آغاز عملیات تلسکوپ‌های نسل بعدی، از جمله «رصدخانه عوالم زیست‌پذیر» که جانشین جیمز وب خواهد شد، دانشمندان قادر خواهند بود بررسی‌های خود را به‌طور مستقیم بر روی منظومه‌هایی متمرکز کنند که ساختار فشرده محور گردش آن‌ها امکان آرام‌سازی سرعت دنباله‌دارها و ورود امن مولکول‌های آلی را مهیا می‌کند.
نظرات کاربران