كودن با استعداد

لی اسمولین٬ تئوریسین فیزیک از دانشگاه واترلو واقع در ایالت اونتاریو در کانادا٬ نظری جنجالی دارد که پیش بینی هایی قابل آزمایش درمورد جهانهای دیگر ارائه می کند. در این نظریه٬ او بحث نواحی قابل سکونت را به گونه ای مطرح می کند که حتی از نظریه‌ی مورد اشاره‌ی اَدَمز نیز٬ جذابتر است.

در اوایل دهه ۱۹۹۰ اسمولین مدلی از جهان ارائه داد که قویا با نظریه‌ی عوالم دیگر در کیهان شناسی انبساطی متفاوت است. نظریه‌ی او بیشتر روی چگونگی خم شدن زمان و فضا توسط سیاه چاله ها تمرکز می کند. از حدود سالهای دهه‌ي ۱۹۶۰ دانشمندان زیادی با این ایده بازی کرده اند که هرگاه ستاره ای به درون یک سیاه چاله جذب میشود٬ امکان ایجاد یک جهان دیگر را افزایش می دهد. اسمولین تئوری خود را بر پایه‌ی این ایده بنا کرده است.


جهانهای تولید شده توسط سیاه چاله با جهانهای خلق شده بر اثر انبساط٬ یک فرق اساسی دارند. در دنیاهای تشکیل شده بر اثر انبساط٬ هیچ تماسی بین قوانین فیزیک در دو دنیای مجزا وجود ندارد. در حالیکه اسمولین گمان می کند در عوالم مبتنی بر سیاه چاله ها٬ این عوالم٬ قویا به سمت شکل خاصی از فیزیک گرایش دارند. او در این مورد می گوید: «هر دنیایی که تعداد بیشتری سیاه چاله تولید می کند٬ عوالم بیشتری خواهد زایید و قوانین فیزیک آن جهان٬ به فرزندانش منتقل خواهد شد. بر این اساس٬ باید مدلی از انتخاب طبیعی٬ به سود جهانهایی که قوانین فیزیک آنها منجر به تولید بیشترین تعداد سیاه چاله ها میشود٬ وجود داشته باشد. چنین عوالمی٬ باید در محیط «چند عالمی» در اکثریت مطلق باشند.»


مدل اسمولین٬ دو مزیت قابل ذکر دارد. اول اینکه توضیح می دهد که چرا جهان ما دارای قوانین فیزیک فعلی است٬ به این معنی که عوالمی که ستاره های غول آسا٬ که به نوبه‌ی خود سازنده‌ی سیاه چاله ها هستند٬ می سازند٬ قویا برتر از دیگر عوالم هستند و دیگر اینکه توضیح می دهد که چگونه قوانین فیزیک ما به حیات اجازه‌ی شکل گیری می دهند: عناصری که برای تشکیل ستارگان لازم هستند٬ همانهایی هستند که برای شکل گیری بیولوژی ما لازم است.

در حقیقت این مدل٬ مزیت سومی هم دارد: اسمولین معتقد است که فرضیه‌ی چند عالمی او قابل آزمایش است. بر اساس فرضیه‌ی او٬ عوالمی که بیشترین سیاه چاله ها را میسازند٬ زاینده تر از بقیه هستند٬ جهان ما باید از این نظر در حد متناسبی باشد. پیش بینی های اسمولین در مورد انبساط جهان و جرم سنگین ترین ستاره های پایای نوترونی٬ تاکنون نقض نشده اند. ار می گوید: «این تئوری قابل رد است. اگر مشاهداتی بر خلاف این فرضیه داشته باشیم٬ در این صورت این فرضیه نادرست است.»

اما در صورت درستی فرضیه‌ی اسمولین٬ تنها جهان ما نیست نیست که مسکون است٬ بلکه ما در درون یک سیستم «چند عالمی» هستیم که بارور از حیات است. نواحی قابل سکونت نامتناهی!

قسمتهای قبل:
قسمت اول
قسمت دوم
قسمت سوم
قسمت چهارم

منبع: مجله دیسکاور

نواحی زندگی چندهستی (چندعالَمی)
امروزه٬ دیگر نواحی قابل سکونت محدود به دنیایی که ما میشناسیم نیستند٬ بلکه شامل دنیای دنیاها نیز میشوند. (جهانی که جهان ما یکی از اجزای آن است.) چیزی که کیهان شناسان از آن به عنوان چندهستی نام میبرند. (اگر عبارت Universe را به معنای هستی یا عالَم بگیریم٬ در این صورت Multiverse را معادل با چندهستی یا چندعالَمی قرار داده ام. این واژه٬ واژه‌ای ساختگی است که در سال ۱۸۹۵ توسط ویلیام جیمز خلق شد. در واژه‌ی Universe بخش ابتدایی آن یعنی Uni به معنای تک٬ واحد یا یک است. بنابراین Multiverse به معنی چندین هستی یا چندین عالَم خواهد بود. - مترجم) شاید بعد از اینکه جهان ما در تاریکی فرو رود٬ جهان یا جهان های دیگری مشعل حیات را روشن نگاه دارند.


در نگاه اول ممکن است این ایده که جهان ما (شامل تمام ستارگان٬ کهکشانها و هر آنچه که می بینیم به همراه قوانین فیزیک حاکم بر آن) تنها بخشی از یک مجموعه‌ی عظیم شامل تعداد بسیارزیادی جهان های دیگر است٬ یک مشت داستان علمی-تخیلی به نظر بیاید٬ اما کیهان شناسان مدل چندعالَمی را بر پایه‌ی یک تئوری به نام تئوری تورم ساخته اند. کیهان شناسی تورمی٬ که هم اینک نظریه‌ی غالب در زمینه‌ی شناخت جهان ابتدایی است٬ معتقد است که تمامی جهان قابل مشاهده٬ در ابتدا به شکل یک لکه روی مجموعه‌ی عظیم (احتمالا نامتناهی) دیگر قرار داشته و در اثر انفجار بزرگ به شکل کنونی در آمده است. در زمان ۱۰ به توان منفی ۳۰ بعد از ایجاد٬ این لکه در اثر انفجار به شکل بسیار سریعی منبسط (متورم) شده و تبدیل به هر آنچه که ما می بینیم شد. این نظریه با وجود اینکه بسیار غریب و دور از ذهن می نماید٬ پشتوانه‌های ملموس و قابل مشاهده‌ی معقولی دارد.

بعضی کیهان شناسان پا را از این هم فراتر می نهند و می گویند لکه های دیگری هم در مکانهای دیگر و زمانهای دیگر دستخوش انفجار و تورم شده و تبدیل به جهان‌های دیگری میگردند. فیزیکدانان از این فرآیندِ ازدیاد جهان ها٬ با عنوان «تورم ابدی» یاد می کنند. این بحث ما را به تعداد تقریبا نامتناهی از جهان های کاملا مجزای دیگر می رساند که هر کدام قوانین فیزیک منحصر به خود را خواهند داشت. (این بحث به نوبه‌ی خود٬ به مبحث تئوری رشته ها و پیش بینی های عجیب و غریب آن منتهی میشود٬ مدلی بنیادی از فیزیک که تخمین می زند در حدود ۱۰ به توان ۵۰۰ مجموعه از قوانین فیزیک می تواند وجود داشته باشد.) فرد اَدَمز می گوید: «در بعضی از این عوالم دیگر٬ نیروی جاذبه می تواند قویتر یا ضعیفتر از عالَم ما باشد. در بعضی دیگر٬ ممکن است نیروی الکترومغناطیس که اتمها و مولکولها را کنترل می کند٬ متفاوت باشد. عواقب تشکیل حیات در این عوالم بر پایه‌ی قوانین متفاوت فیزیکی٬ می تواند حیرت انگیز باشد.»

اگر چه شواهدی دال بر وجود این عوالم دیگر وجود ندارد٬ اما این موضوع باعث توقف تئوریسین ها از گمانه زنی در مورد آنان نشده است. به نظر میرسد قوانین فیزیک در عالَم ما برای ایجاد ستارگانی با عمر طولانی٬ سیاراتی با مدار پایدار و مولکولهایی که شیمی پیچیده را ممکن میسازند٬ تنظیم شده اند. تمامی اینها٬ به نظر میرسد که از ملزومات حیات باشند. اَدَمز می گوید: «چیزی که مردم زیاد در مورد آن می پرسند٬ رفتار ستارگان در عوالم دیگر است. اگر شما عالمی داشته باشید که شکل گیری ستارگان در آن نا ممکن باشد٬ احتمال زیادی هست که آن دنیا٬ دنیایی عقیم باشد.»

اَدَمز این پرسش را جدی گرفت و به مطالعه در مورد فیزیک دگرگون و تاثیرات آن بر روی شکل گیری ستارگان پرداخت. او میگوید: «من تصمیم گرفتم محاسباتی واقعی انجام دهم. آیا ممکن بود من بتوانم تمامی این گمانه زنی ها را در قالب یک مسئله‌ی خوب تعریف شده درآورم؟» هر یک از چهار نیروی بنیانی (نیروی جاذبه٬ نیروی الکترومغناطیس٬ نیروهای قوی و ضعیف اتمی) نوعی درجه (چیزی شبیه درجه‌ی کم و زیاد کردن صدا در دستگاه پخش صوت) هستند که میتوان با کم و زیاد کردن آنها٬ میزان قوت آنها را تغییر داد. ادمز ادامه می دهد: « من تصمیم گرفتم تعدادی مدل ستاره ای محاسبه کنم و ببینم این نیروها در چه محدوده ای می توانند ستاره هایی پایدار شکل دهند.» نتیجه‌ی این محاسبات٬ شگفتی بسیاری از افراد را به دنبال داشت..


اگر تعداد نامتناهی عوالم دیگر وجود داشته باشند٬ آیا ممکن است جهان ما عینا به همین شکل در جایی دیگر تکرار شود؟

او میگوید: «بسیاری از افراد ادعا می کنند که تنها کسری از دقیقه در حبابِ یک عالم٬ شرایط لازم برای تشکیل حیات را خواهد داشت.» اما محاسبات او نشان می دهد ستارگان٬ قابلیت شکل گیری و دوام در محدوده‌ی وسیعتری از مجموعه قوانین فیزیک را دارند و این چیزی بود که کسی انتظار آن را نداشت. و از آنجا که ستارگان از ملزومات مقدماتی حیات هستند٬ امکان شکل گیری حیاتِ قابل دوام بسیار بیشتر خواهد بود. بیش از یک چهارم مدل هایی که او ساخت٬ منتهی به تشکیل ستارگانی با عمر طولانی میشوند٬ اما با یک علامت هشدار. موضوع اینجاست که او نمی تواند بگوید که احتمال وقوع هر یک از مقادیر متفاوت نیروی جاذبه یا نیروی الکترومغناطیس٬ در هر یک از این عوالم جداگانه چقدر است. او می گوید: «باید محاسبات من را در قالب یک توزیع احتمالاتی در عوالم دیگر پیاده کنیم.» به عبارت دیگر٬ باید احتمال وقوع هر یک از گونه های قوانین فیزیک را در عوالم دیگر بدانیم و در کیهان شناسی تورمی٬ مفهومی وجود ندارد که مجموعه قوانین فیزیک هر یک از عوالم را مشخص کند.


قسمتهای دیگر:
قسمت اول
قسمت دوم
قسمت سوم
قسمت پنجم و آخر

ادامه دارد . . .

منبع: مجله دیسکاور

آدریان ملوت از دانشگاه کانزاس می گوید: «هر ۶۲ میلیون سال یکبار٬ اتفاق ناخوشایندی برای تنوع زیستی روی کره‌ی زمین می افتد. دیرین شناسان٬ اطلاعات زیادی در مورد موجوداتی که فسیل آنها پیدا شده را جمع آوری کرده اند. با نگاه به این اطلاعات می توان تغییر تنوع زیستی را در گذر زمان مشاهده کرد.» مطالعات مناقشه برانگیز وی٬ که از پشتیبانی مطالعات دیگر گروهها نیز برخوردار است٬ نشان می دهد که افت تنوع زیستی روی زمین - که گاهی به شکل انقراض گونه‌ها در مقیاس وسیع اتفاق می افتد - در یک چرخه‌ی تناوب٬ تکرار میشود.

ملوت تغییرات تنوع زیستی روی زمین را با حرکت خورشید و ستارگان و سیارات مرتبط می داند. او در این مورد می گوید: «همزمان که خورشید حول مرکز کهشکان شیری در حال چرخش است٬ حرکتی عمودی نسبت به دیسک کهکشان راه شیری هم دارد. هر زمان که خورشید از سمت «شمال» کهکشان راه شیری بیرون می زند٬ تنوع زیستی روی کره‌ی زمین به شدت افت می کند.» لازم به ذکر است که منظور او از «شمال» کهکشان راه شیری٬ سمتی است که رو به خوشه‌ی ویرگو قرار دارد. خوشه ای عظیم متشکل از چندین کهکشان بسیار بزرگ. کهکشان ما (و بالطبع سیاره‌ی ما و خود ما) با سرعت ۱۲۰ مایل بر ثانیه به سمت خوشه‌ی ویرگو حرکت می کند.

به گفته‌ی ملوت٬ زمانی که کهکشان راه شیری به سختی و با تقلا در فضای بین کهکشانی حرکت می کند٬ موجی نیرومند در مقابل حرکت آن شکل می گیرد. این امواج٬ ذراتی پرانرژی از زیرمجموعه های اتمی را ایجاد می کند که به آن «تشعشعات کیهانی» می گوییم. این تشعشعات می توانند از دیواره های سلولها عبور کرده و صدمات غیرقابل جبرانی به مولکولهای دی ان ای وارد کنند. در حالت عادی میدانهای مغناطیسی کهکشان از ما در مقابل این امواج محافظت می کنند. اما هر ۶۲ میلیون سال٬ خورشید از سطح دیسک کهکشان خارج شده و وارد منطقه خطر میشود. ملوت می افزاید: «زمانی که خورشید وارد این محدوده میشود٬ کل سیاره‌ی زمین٬ دوز بسیار بالایی از تشعشعات کیهانی دریافت می کند.»

تمامی ستاره های داخل کهکشان چنین حرکتی را انجام می دهند٬ اما ستاره هایی که نزدیکتر به مرکز کهکشان هستند٬ این روند را بیشتر تکرار می کنند که این موضوع دیدگاه لاین ویور مبنی بر احتمال پایین تر شکل گیری فرمهای پیجیده‌تر ِحیات در این مناطق را تقویت می کند. با این حال میزان معینی از تشعشعات٬ بخشی از فرآیند شکل گیری حیات است٬ در حقیقت بخشی با اهمیت. این تشعشعات٬ عامل مهمی در ایجاد جهش های ژنتیکی هستند. به علاوه٬ انقراض گونه ها در سطح وسیع٬ راه را برای فرگشت گونه های جدیدتر باز می کند. این نگاه٬ تقویت کننده‌ی نظر خوشبینانه‌ی آدام است. ملوت از این بحث نتیجه میگیرد: «ما به میزانی از تشعشع نیاز داریم که چالش برانگیز باشد و موجب توسعه‌ی اشکال جدیدی از حیات شود نه آنقدر زیاد که کل سیاره را عقیم کند.»

نواحی مسکونی موقتی

فرضیه‌ی ملوت در مورد انقراض گونه ها در مقیاس وسیع٬ نشان می دهد که نواحی قابل سکونت نه فقط از نظر موقعیت مکانی در فضا٬ بلکه از نظر زمانی نیز قابل دسته‌بندی اند. این موضوع نشان می دهد که نه فقط «کجا» بلکه «چه موقع» نیز به همان اندازه در وجود حیات مهم است.

سوپرنوا ها مجددا در اینجا وارد معادله میشوند. وقتی که جهان بعد از انفجار بزرگ (Big Bang) شکل گرفت٬ تقریبا کل آن تشکیل شده از هیدروژن و هلیم بود. در چنین حالتی٬ تشکیل یک سیاره هم غیر ممکن بود٬ جه رسد به تشکیل یک موجود زنده. کربن٬ اکسیژن٬ آهن و سایر مواد باید منتظر تشکیل ستاره ها بمانند٬ علی الخصوص ستاره های بسیار بزرگ تا از طریق فیوژن هسته ای این مواد را تشکیل دهند. سپس این مواد بعد از تشکیل٬ به کمک بادهای ستاره ای (Stellar winds) یا انفجارهای سوپر نوایی٬ در اکناف جهان گسترده میشوند و مورد استفاده‌ی نسل بعدی از ستارگان قرار می گیرند. تشکیل مواد مورد نیاز برای تشکیل حیات به این شکل نیازمند میلیاردها سال است. بنابراین کل گیتی در حدود ۱۳/۷ میلیاردسال خالی از سکنه بود.


کهکشان ام-۸۳ با اشعه‌ی ایکس ساطع شده از سیاه چاله های خود می درخشد. هر یک از این سیاه چاله ها می توانند جهانی به وسعت جهانی که ما می شناسیم خلق کنند.

وقتی مواد سنگین در جهان منتشر شدند٬ نوبت به موضوع محدودیت عمر ستاره ها میرسد. خورشید٬ ستاره ای با اندازه‌ی متوسط٬ در حدود نیمی از عمر ۱۰ میلیارد ساله‌ی خود را پشت سر گذاشته است. در حدود ۵ میلیارد سال دیگر٬ یا خورشید آنقدر منبسط خواهد شد که زمین را در خود خواهد بلعید یا سطح زمین را مانند مثل سفالِ پخته٬ برشته خواهد کرد. حتی زودتر از آن٬ یعنی حدود ۱ میلیارد سال دیگر٬ افزایش درخشندگی خورشید ممکن است حیات را بر روی زمین غیر ممکن سازد. ستاره های درخشانتر و بزرگتر٬ که سوخت هسته ای خود را بسیار زودتر به مصرف می رسانند٬ ممکن است آنقدر سریع سوخته و از بین بروند که فرصت تشکیل اشکال پیچیده‌ی حیات را در اطراف خود ندهند.

خوشبختانه٬ این واقعیت که ستاره های کوتوله‌ی کم نور سرخ٬ توانایی بالقوه‌ی پشتیبانی از محیطی مانند زمین را در اطراف خود دارند٬ محدوده‌ی نواحی موقتی مناسب برای حیات را افزایش می دهد. کم نورترین و صرفه جوترین این ستاره ها٬ می توانند تا ۱۰ تریلیون سال عمر کنند. این زمان معادل ۱۰۰۰ برابر عمر خورشید است. در عین حال٬ مطالعات جدید نشان می دهد که جهان ممکن است تا ابد به انبساط خود ادامه دهد. و اگر چنین چیزی صحت داشته باشد٬ جهان٬ به شکلی که ما می شناسیم٬ جهانی مملو از ستاره ها و احتمالا مملو از حیات٬ لحظه‌ای گذرا در ابدیتی سرد٬ تاریک و تهی خواهد بود.


قسمتهای دیگر:
قسمت اول
قسمت دوم
قسمت چهارم
قسمت پنجم و آخر

ادامه دارد . . .

منبع: مجله دیسکاور

وقتی زیست شناسان ستاره ای به کهکشانهای اطراف نگاه می کنند٬ افق‌ ِ باز ِ دیدشان در مورد حیات در ماورای زمین٬ بازتر و بازتر می گردد. کهکشان راه شیری احتمالا حول و حوش ۲۰۰ میلیارد ستاره را در خود جای داده است. حال ما می دانیم که بخش عمده ای از این ستاره ها٬ دارای سیاره هایی در حال گردش حول خود هستند٬ و این عدد احتمالا به معنی میلیاردها و میلیاردها جهان دیگر خواهد بود. (همانطور که کارل سِیگان اشاره کرد.) قبل ترها٬ کمتر احتمال داده می شد که سیاره هایی شبیه زمین در اطراف ستاره های کوتوله‌ی قرمز (که به طور عمده بیشترین بخش ستارگان کهکشان ما از این نوع می باشند) یافت شوند٬ اما مطالعات جدید٬ ناقض این دیدگاه هستند. همچنین وجود اکستریموفیل ها به ما نشان می دهد که امکان پدیدار شدن حیات در مکانهایی که چندان شبیه زمین ما نیستند٬ نیز وجود دارد.

تمام مطالبی که تا به حال گفتیم٬ خبرهای خوب و امیدوار کننده بودند. اما تمام موضوع به این سادگی نیست. کهکشانها نیز همانند منطومه‌های خورشیدی٬ مناطقی دارند که مستعد حیات است. به عبارت دیگر٬ تمام مناطق کهکشان مناسب برای حیات نیست. در سال ۲۰۰۴ چارلی لاین ویور٬ زیست شناس ستاره ای از دانشگاه ملی استرالیا٬ مقاله ای منتشر کرد که حاوی نقشه ای جامع از کهکشان ما٬ راه شیری بود. این مقاله نگاهی داشت معطوف به امکان‌ها و تهدیدهای موجود سر راه حیات فرازمینی٬ اما نه از زاویه‌ی وجود آب٬ بلکه از نظر میزان نزدیکی به ستارگان بسیار بزرگ و خشن.


کهکشان راه شیری٬ به شکل بسیار نامساعدی (از نظر امکان وقوع حیات) در مرکز روشن و در کناره ها کم نور و برهوتی است.

امروزه روشن شده که درخشان ترین٬ سنگین ترین و داغ ترین ستاره های کهکشان نقشی حیاتی در شکل گیری سیارات و حیات در آنها دارند. در کل عالم هستی٬ آنها تنها منبع عناصر سنگین و حیاتی نظیر سیلیکون (که تشکیل دهنده‌ی یک چهارم پوسته‌ی زمین است.) پتاسیم (ضروری برای فعل و انفعالات سلولی) و آهن (حمل کننده‌ی اکسیژن در گلبولهای قرمز) هستند. این عناصر در کوره های عظیم و آتشین هسته ای ستاره ها شکل می گیرند. و وقتی ستاره های بزرگ به پایان زندگی خود می رسند٬ با انفجار های سوپرنوایی این مواد را به فضای لایتناهی پرتاب می کنند. جایی که به نوبه‌ی خود محل شکل گیری نسل بعدی ستاره ها و سیارات حول آنها خواهد بود.

در گمانه زنی های لاین ویور در مورد مکانهای مستعد برای شکل گیری حیات فرازمینی٬ وجود عناصر سنگین در مرکز توجه قرار گرفته اند. هر چه که به کناره های کهکشان راه شیری نزدیکتر می شویم٬ نرخ شکل گیری ستاره های عظیم نیز کاهش می یابد و به همان نسبت فراوانی عناصر سنگین با افت مواجه میشود. لاین ویور محاسبه می کند زمانی که خورشید٬ حدود ۴ میلیارد سال پیش شکل گرفت٬ یک سوم بیرونی کهکشان راه شیری فاقد عناصر سنگین به میزان لازم برای شکل دهی به حیات بود. اما از آن زمان تا کنون این عناصر در محدوده‌ی وسیعتری گسترده شده اند و اینک تنها لبه‌ی بیرونی کهکشان است که از نظر وفور عناصر سنگین٬ دارای کمبود است. جایی که ما در آن هستیم٬ در حدود دو سوم راه از مرکز کهکشان به لبه‌ی آن واقع شده است. این مکان در حال حاضر درست در وسط ناحیه ای است که مستعد برای شکل گیری حیات است. مرکز کهکشان نیز برای شکل گیری حیات٬ بیش از حد خشن و نامناسب است.


سوپرنوا عناصر لازم برای حیات را در فضا منتشر می کند.
همانطور که پیش تر اشاره شد٬ ستاره های عظیم٬ بعد از انفجارشان منبع عناصر سنگین لازم برای شکل گیری حیات هستند٬ اما بخشندگی این ستاره ها٬ یک روی سکه است. روی دیگر این سکه: انفجارهای عظیم سوپرنوا٬ که موجب شکل گیری و انتشار عناصر سنگین میشوند٬ همچنین سیلی ویرانگر را نیز به راه می اندازند: تشعشعات گاما٬ اشعه‌ی ایکس و امواج ماوراء بنفش. اینگونه انفجارها می توانند تاثیرات مرگباری روی سیارات در حال گردش حول ستارگان٬ حتی در فاصله‌ی دهها هزار سال نوری٬ داشته باشند. در مرکز کهکشان که تجمع این گونه ستاره ها و انفجارها بسیار بالاست٬ سوپرنواها آنقدر فراوان دیده میشوند که فرگشت و شکل گیری اشکال پیچیده تر حیات را بسیار مشکل٬ اگر نه غیر ممکن٬ می سازند.

سوال اساسی اما این است که سوپرنوا تا چه حد برای شکل گیری حیات نامناسب است. لاین ویور و همکارانش محاسبه کرده اند که تشعشعات سنگین و مرگبار٬ عملا یک پنجم اول (مرکزی) کهکشان را پوشانده اند که حدود نیمی از ستارگان موجود در کهکشان نیز در همین محدوده قرار دارند. فرد اَدَمز از دانشگاه میشیگان می گوید: «در واقع ما دنبال مکانهای شیرین هستیم. جایی که خیلی به مرکز کهکشان و محیط خشن آن نزدیک نباشیم و نه آنقدر دور از مرکز که فراوانی فلزات بسیار پایین است. اما کهکشان راه شیری کهکشانی بسیار بزرگ است. در بدترین حالت٬ نواحی مناسب برای شکل گیری حیات٬ به نیم یا یک سوم تقلیل می یابند.»

اما میزان املاک و مستقلات پراکنده در کهکشان که مناسب برای حیات باشند٬ تابع نحوه پاسخگویی اشکال مختلف حیات به دوز بالای تشعشعات نیز هست. و جالب اینکه ما اطلاعات قابل توجهی در این باره داریم٬ اطلاعاتی که در فسیل های موجود بر روی زمین محبوس شده اند.

قسمتهای دیگر:
قسمت اول
قسمت سوم
قسمت چهارم
قسمت پنجم و آخر

ادامه دارد . . .

منبع: مجله دیسکاور

سال ۱۹۷۶ بود. وقتی سفینه وایکینگ ۱ روی سطح مریخ فرود آمد و با بازوی روباتیک خود٬ یک مشت از خاک سرخ مریخ را برای آزمایشات شیمیایی برداشت٬ امیدواری زیادی برای یافتن «زندگی غیر زمینی»٬ وجود نداشت. نتایج آزمایشات روی خاک مزبور٬ چندان امیدبخش نبود. هیچ نشانه ای از فعالیت بیولوژیکی دیده نمی شد و تصاویر ارسالی از وایکینگ٬ دنیایی برهوت و منجمد را نشان می داد که ناامیدی را تشدید می کرد. بهترین امید ما برای یافتن حیات روی سیاره‌ای دیگر٬ مثل غبار در طوفانهای مریخ گم شد.

اما ۳۳ سال زمان زیادی است. آن موقع٬ به نظر می رسید مریخ تنها جایی است که امکان حیات بیولوژیک در جایی غیر از زمین در آن فراهم باشد. امروزه درک ما از حیات در جهان٬ به کلی تغییر کرده است٬ چرا که دانشمندان هر روز اَملاک(!) جذاب تری برای حیات در کهکشانهای دور می یابند. در نتیجه٬ آنها دیگر به دنیال یافتن «چندین مکان» مناسب برای یافتن حیات نیستند٬ بلکه بیشتر به دنبال «نواحی مناسب برای زیست» (نقشه هایی از هزاران سیاره) می گردند که موجودات زنده٬ به شکل قابل تصوری بتوانند با موفقیت زندگی کنند. چنین زیست گاههایی ممکن است در سیاره ها و قمرهای موجود در کهکشان ما یا ماورای آن یافت شوند.

سرعت پیشرفت در این حیطه واقعا شگفت‌آور است. نوامبر سال قبل٬ مطالعات روی قمر زحل به نام آنسِلَدُس(Enceladus)٬ امکان وجود آبهای گرم مدفون شده زیر سطح ناهموار آن را به شدت تقویت کرد. هیچ کس این قمر ۳۰۰ مایلی یخ زده را جدی نمی گرفت تا اینکه سفینه فضایی کاسینی٬ بخار آب در حال فوران از پوسته‌ی این قمر را گزارش کرد. حال٬ در لیست رو به ازدیاد مکانهای نامحتمل برای یافتن حیات در منطومه‌ی شمسی٬ که در آنها آب و در نتیجه ماده‌ی لازم برای حیات٬ یافت شده٬ آنسِلَدُس به اروپا٬ قمر مشتری٬ می پیوندد.


آنسِلَدُس٬ قمر زحل. به نظر میرسد که زیر این پوسته‌ی منجمد٬ دنیایی گرم و مرطوب پنهان باشد.
ستاره شناسان همچنین توجه خود را روی احتمالا هزاران سیاره مشابه زمین در اطراف ستاره های دیگر متمرکز کرده اند. از دهه‌ی ۹۰ تاکنون آنها حدود ۳۴۰ سیاره خارج از منظومه‌ی شمسی یافته‌اند. البته بیشتر آنها توده های متراکم گاز هستند و جستجوهای جدیدتر تعداد آنها را کمتر از این میزان نشان می دهند. دو ماه پیش٬ کارو (Corot)٬ ماهواره اروپایی٬ سیاره‌ای خارج از منظومه‌ی شمسی با قطر حدود ۲ برابر زمین را شناسایی کرد و فضاپیمای جدید ناسا٬ کپلر٬ آماده‌ی شناسایی سیارات بسیار شبیه به زمین در اواخر امسال است. در عین حال٬ یافته های جدید٬ نشان می دهند که میکرواورگانیزم ها٬ بسیار سخت‌جان تر از آن چیزی هستند که ما می پنداشتیم. معنی این حرف این است که سیاراتی که نه چندان شبیه زمین هستند هم٬ ممکن است مکان مناسبی برای شکل گیری حیات باشند.

این یافته ها نشان می دهند که مریخ تنها قدم اول ما در این جستجو بود٬ نه آخرین قدم. نواحی مستعد حیات در جهان٬ فراوانند و ممکن است زندگی در آنها بجوشد.

ناحیه مستعد حیات در منظومه‌ی شمسی

یکی از مبانی ما در جستجوی حیات٬ به آن شکل که ما می شناسیم (در حقیقت٬ تنها شکلی که می توانیم درمورد آن اظهار نظر کنیم.) این است که حیات به آب نیاز دارد. تا همین اواخر٬ این قانون٬ دانشمندان را به سمت سیاراتی شبیه زمین هدایت می کرد٬ سیاراتی معتدل با سطحی صخره ای با مقادیری آب مایع در سطح. از این منظر٬ تنها نیاز به محاسبات ساده ای داریم که نشان دهد در چه نقطه ای از منظومه‌ی شمسی چنین امکانی وجود دارد.

گِرِگ لالین٬ از دانشگاه سنتاکروز کالیفرنیا می گوید: «اگر آب و هوای مناسب٬ تعریف ما از مناطق مستعد حیات باشد٬ محدوده‌ی بسیار باریکی از مدار سیارات حول خورشید در مجموعه جواب ما خواهد گنجید. اگر از مدار فعلی زمین٬ بیش از دو درصد به خورشید نزدیک شویم یا حداکثر ۳۰ درصد از خورشید دور شویم٬ آب و هوا دچار تغییرات بسیار جدی خواهد شد.» از این زاویه٬ غیر از زمین٬ مکان مناسب دیگری برای حیات در منظومه‌ی شمسی وجود ندارد. حتی با وجود منظومه‌های خورشیدی فراوان دیگر نیز٬ تعداد سیاراتی که در چنین فاصله‌ای دور آن ستاره بگردند٬ بسیار کم خواهد بود.

اگر یافته های جدید در مورد حیات٬ متفاوت با آن چیزی که همه می پندارند٬ روی زمین خودمان نبود٬ این موضوع می توانست پایان غم انگیزی بر پیدا کردن مکانهای مناسب حیات در سیارات دیگر باشد. کریس مک‌کی٬ یکی از پیشگامان بیولوژی ستاره ای (Astrobiology)٬ رشته ای ترکیبی که به مطالعه در مورد چگونگی شکل گیری حیات در خارج از زمین می پردازد٬ می گوید: «هیچ کس انتظار این یکی را نداشت. به تازگی رشته های باکتریایی جدیدی یافت شده اند که از غذا٬ اکسیژن و نور آفتاب موجود در سطح زمین استفاده نمی کنند.»

این شکل اخیر حیات٬ که بر آن نام اکستریموفیل (Extremophiles) (واژه ای مرکب از Extreme و Phile به معنی دوستدار شرایط بسیار صعب: مترجم) نهاده اند٬ در شرایطی بسیار سخت زندگی می کند که زیست شناسان پنجاه سال قبل٬ هرگز در خواب هم نمی دیدند که چنین چیزی میسر باشد.

کرم های لوله ای عظیم الجثه٬ خرچنگ ها و میگوهایی وجود دارند که در تاریکی مطلق اعماق اقیانوس٬ در اطراف دهانه های آتشفشانی کف دریا زندگی می کنند. این دهانه ها٬ به دلیل آزاد کردن مقادر انبوهی سولفید هیدروژن در آب اقیانوس٬ به دودکش ها سیاه معروفند و جاندارانی که در اطراف این دهانه ها به بقا ادامه می دهند٬ در محیطی بدون فتوسنتز زندگی می کنند.

با این وجود از نظر مک‌کی٬ این جانداران نمونه هایِ جالبِ اکستریموفیل نیستند. او می گوید: «این موجودات هنوز وابسته به اکسیژنی هستند که به طور غیر مستقیم بر اثر نور خورشید تولید میشود.» اما باکتریهایی که در اعماق دست نیافتنی زمین زندگی می کنند٬ به کلی متفاوت عمل می کنند. یکی از این باکتریها٬ در عمق ۵ کیلومتری سطح زمین٬ در دالانهای معادن طلای آفریقای جنوبی زندگی می کند. مک‌کی با اشتیاق می افزاید: «این موجودات٬ انرژی خود را از منابعی می گیرند که هرگز در تصور ما هم نمی گنجد. این باکتری٬ انرژی خود را از اتمهای ناپایدار حاصل از تجزیه مواد رادیواکتیو موجود در صخره ها کسب می کند. نور خورشید و آب٬ هیچ نقشی در این فرآیند بازی نمی کنند. این واقعا حیرت آور است.»

اکستریموفیل هایی که متکی به منابع انرژی غیر از خورشید هستند٬ نشان می دهند که چگونه حیات غیرزمینی می تواند در اعماق دور از نور و آب٬ شکل بگیرد. مک‌کی ادامه می دهد: «سیارات قابل سکونت [نه برای انسان] لزوما نباید شبیه زمین باشند. این اکتشاف٬ منجر به افزایش (بسیار زیاد) وسعت مناطق «قابل سکونت» از دید ما میشود.»

تصادفا٬ این کشف اکستریموفیل ها مصادف شد با مطالعات جدیدی که نشان می داد منظومه شمسی٬ احتمالا در گذشته دارای مکانهای گرم و مرطوب دیگری بوده است. فضاپیمای گالیله در دهه‌ی ۹۰ شواهد قانع کننده ای دال بر وجود اقیانوسی از آب مایع زیر سطح منجمد اروپا٬ قمر بزرگ مشتری٬ جمع آوری کرد. (ناسا اخیرا اعلام کرده که برنامه‌ی سفر مجددی به اروپا برای سال ۲۰۲۷ به منظور مطالعه‌ی دقیقتر دارد.) کشف اخیر آب فشانها در سطح آنسِلَدُس نیز این حدس را تقویت می کند که شاید مکانهای بیشتری نظیر این در اطراف منظومه‌ی شمسی وجود داشته باشد. این سیارات٬ فاقد نور خورشید و دسترسی به سطح می باشند٬ اما ظاهرا بعضی موجودات نیازی به این دو ندارند.

مک‌کی می افزاید: «وقتی کشف آب زیر سطح اِنسِلُدُس و اروپا را در کنار برداشت جدیدمان از اکستریموفیل های سیاره ای می گذاریم٬ روشن میشود که چرا باید تعریف‌مان از «مناطق قابل سکونت» را تغییر دهیم.»

قسمتهای دیگر:
قسمت دوم
قسمت سوم
قسمت چهارم
قسمت پنجم و آخر

ادامه دارد . . .

منبع: مجله دیسکاور