گزینه های پیدایش حیات در کیهان

با پیشرفت علم در قرن اخیر، حال دیگر مى توانیم پاسخ هاى روشن ترى را درباره حیات و احتمال وجود آن در کیهان بیابیم. با احتساب شماره تخمینى سیارات عالم، دانشمندان محاسبه کرده اند احتمال اینکه ما تنها باشیم و به جز زمین در سراسر کائنات نشانى از حیات نباشد یک در ۱۰۰ میلیون است.

در هر کهکشان مانند راه شیرى ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره وجود دارد و کیهان شناسان تخمین مى زنند ۴۰۰ میلیارد کهکشان در عالم موجود است بنابراین پذیرفتنى نیست اگر بگوییم سیاره کوچک ما در کنار ستاره عادى مان تنها مکان پذیراى حیات در عالم است اما تنها زیستگاهى که تاکنون در عالم مى شناسیم زمین خودمان است. در اینجا به دلیل گستردگى مطلب بحث درباره حیات در کیهان را به حوزه کوچک تر آن یعنى منظومه شمسى محدود خواهیم کرد و به احتمال وجود حیات و سیارات و اقمار پذیراى آن مى پردازیم. در قسمت هاى بعدى درباره احتمال وجود حیات در دیگر نقاط کیهان و امکان ارتباط با آنها و حتى شکل فرضى حیات شان صحبت خواهیم کرد. در این مطلب چون مقصود از حیات در منظومه شمسى، حیات ابتدایى و چگونگى شکل گیرى آن است پیشنهاد مى کنم ابتدا مطلب «حیات چیست؟» را مطالعه فرمایید. (روزنامه شرق ۸۴.۳.۱۰)

•گزینه هاى وجود حیات

در منظومه شمسى غیر از زمین تنها سه گزینه وجود دارد که احتمال پیدایش حیات بر روى آنها بررسى مى شود. مى توانیم با اطمینان بگوییم حیات در مریخ، یکى از اقمار مشترى – اروپا و یکى از اقمار زحل – تیتان – مى تواند پدید بیاید. کمربند حیات خورشید شامل سه سیاره زهره، زمین و مریخ است. (کمربند حیات در منظومه شمسى یعنى جایى که سیاره اى با جو مناسب داراى آب به صورت مایع است و احتمال شکل گیرى حیات تنها در این کمربند وجود دارد) سیاره زهره از لحاظ ظاهرى شباهت زیادى به زمین دارد. جرم آنها با هم برابر است و ضمناً ترکیبات اتمسفرى اولیه دو سیاره شباهت زیادى با هم داشته اند اما سیاره زهره کمى نزدیک تر از زمین به خورشید است و این باعث عدم پایدارى آب مایع در آن سیاره مى شود.

همچنین گاز کربنیکى که در جو آن قرار دارد باعث ایجاد خاصیت گلخانه اى شدید شده و درجه حرارت آن را تا ۵۰۰ سانتى گراد مى رساند. بنابراین مى بینید که از شرایط ابتدایى حیات یعنى آب مایع و جو مناسب برخوردار نیست.

••• ۱- مریخ: سیاره دیگر کمربند حیات مریخ است که تاکنون بیش از دو گزینه دیگر کاوش شده است. در چند صد میلیون سال اول منظومه شمسى، مریخ نسبت به زمین شرایط بهترى براى پیدایش حیات داشته که به دلیل سریع سردتر شدن مریخ بوده است. همین زمینه شرایط پیدایش باکترى ها را زیر پوسته مریخ ایجاد کرد. یعنى شرایط سطحى مریخ بسیار زودتر از زمین براى پیدایش حیات آماده شده است. یافته هاى اخیر مریخ نوردهاى ناسا وجود آب در گذشته مریخ- احتمالاً حدود یک میلیارد سال قبل- را نیز تایید کرده اند. هرچند میزان آن و مدت زمان بقاى آن همچنان مبهم است. علاوه بر این شواهدى دال بر وجود جوى ضخیم از co2 در سال هاى آغازین این سیاره وجود دارد.

شاید در همین دوره حیات در زیر سطح مریخ یا حتى بر سطح آن فرصت رشد یافته باشد اما به دلیل میدان مغناطیسى و گرانش ضعیف مریخ (حدود ۳۸ درصد جو زمین) باد خورشیدى جو آن را بیش از پیش پراکنده ساخت و سبب بخار شدن یا فرو رفتن آب هاى سطحى به زیر سطح مریخ و یخ زدن آنها شده است. اخیراً نیز مدار گردهاى مریخ نشانه هاى امیدوار کننده اى را از وجود منابع یخ- آب زیر سطح مریخ یافته اند. بنابراین امکان حیات بر روى مریخ کنونى بسیار کم است اما غیرممکن نیست.

احتمالاً گرماى درونى آن به اندازه اى هست که لایه زیرین یخ را گرم کند و محیطى نسبتاً مساعد را براى میکروب هاى جان سخت مریخى ایجاد کنند. این باکترى ها در صورت وجود در سوخت و سازشان تولیدکننده متان هستند. جالب این است که شواهد اخیر مدارگرد مریخ نشانه هایى قطعى از وجود متان در جو مریخ دارد که یا بر اثر واپاشى هاى حاصل از زندگى باکترى ها به وجود مى آیند یا بر اثر فعالیت هاى پیوسته آتشفشانى در جو پخش مى شوند. این که آیا در دوره ابتدایى مریخ حیات شکل گرفته است یا حتى هنوز هم باکترى هایى زیر لایه هاى سطحى آن- جایى که احتمالاً آب مایع وجود دارد- زنده مانده اند هنوز بى پاسخ مانده است و جواب قطعى آن طى کاوش هاى آینده حاصل مى شود. (شهاب سنگ مریخى ALH84001 که ۱۳۰۰۰ سال پیش در قطب جنوب سقوط کرده است.

در بزرگنمایى ۱۰۰ هزار برابر با میکروسکوپ الکترونى، ساختارهاى کرم مانندى دیده مى شود که دانشمندان آنها را مشابه سنگواره هاى حیات ابتدایى مى دانند. اما هیچ چیز هنوز قطعى نیست.) بنابراین هر دو سیاره موجود در کمربند حیات را بررسى کردیم. (البته غیر از زمین) اما ممکن است در هر منظومه کمربندهاى حیات متعددى وجود داشته باشد یعنى قلمرو حیات ابتدایى محدود به کمربند حیات دور هر ستاره نیست. اگر سیاره اى گازى اقمارى بزرگ داشته باشد، نیروى جذر و مدى میان سیاره و اقمار درون این اقمار را گرم مى کند. یعنى حتى اگر سیاره و قمرش نزدیک ستاره اى هم نباشند، انرژى مورد نیاز حیات ابتدایى تامین خواهد شد.

۲- اروپا: سطح این قمر مشترى را اقیانوسى نیمه عمیق از آب فراگرفته و روى آن را لایه اى یخ ضخیم که شاید ضخامت آن ۱۰ تا ۱۵ کیلومتر باشد، پوشانیده است و این لایه یخ به دلایل مجاورت با خلأ همواره در حال شکست و ترمیم است. این قمر هم اندازه ماه زمین است و منبع گرمایى درونى آن در اثر مکش گرانشى مشترى و دیگر قمرها بر اروپا به وجود آمده است. این گرما یخ هاى زیرین را ذوب مى کند، در عین حال فشار یخ ها باعث مى شود آب بخار نشود، در نتیجه ممکن است نوعى از حیات در آب زیرین شکل گرفته باشد.

شکلى از حیات که متفاوت از حیات شناخته شده زمین خواهد بود. چون ژرفاى یخ به حدى است که نور خورشیدى از آن نمى گذرد بر همین اساس حیات وابسته به نور خورشید نمى تواند در آنجا شکل بگیرد. اینکه آیا حیاتى در آنجا آغاز شده و تا کجا متحول شده است را نمى دانیم.

با شروع ماموریت مدارگرد جیمو (JIMO) و مطالعه قمرهاى یخى مشترى، اطلاعات نسبتاً کامل ترى را درباره احتمال حیات در اروپا به دست خواهیم آورد. تنها زمانى مى توانیم با قطعیت از حیات در اروپا صحبت کنیم که ناسا موفق شود کاوشگرى را به اروپا بفرستد و با سوراخ کردن یخ ها، حیات دریایى را آزمایش کند که این امر با توجه به شرایط و ضخامت یخ به زودى امکان پذیر نیست. (سطح یخى اروپا، شیارهاى موجود یخ هاى ترک خورده سطح اروپا را از دید فضاپیماى گالیله در سال ۱۹۹۸ نشان مى دهد.)

۳
– تیتان: این قمر با قطرى معادل ۵۱۵۰ کیلومتر دومین قمر بزرگ منظومه شمسى و حتى از سیاره هاى پلوتون و عطارد نیز بزرگ تر است. اما مهمترین ویژگى آن وجود جو قابل توجه آن است که از نظر ترکیبات و فشار سطحى به زمین بسیار شبیه است.

جو هر دو از نیتروژن (۱۷ درصد براى زمین و ۹۰ تا ۹۷ درصد براى تیتان) تشکیل شده و فشار جو در تیتان ۵/۱ برابر فشار جو در زمین است. البته دومین گاز فراوان در زمین اکسیژن و در تیتان متان است. دورتا دور جو تیتان تا ارتفاع ۷۰۰ کیلومترى سطح غبارى از ذرات متان وجود دارد. در عکس هایى که کاسینى اخیراً از این قمر بااهمیت گرفته نواحى تیره و روشن بسیارى دیده مى شود. نواحى تیره احتمالاً دریاهاى اتان و متان هستند که در دماى ۱۷۹- درجه سطح تیتان به وجود آمده اند و نواحى روشن باید قاره هایى بر سطح آن باشند.

به دلیل دماى بسیار کم تیتان، احتمال وجود حیات در آن وجود ندارد اما این قمر ترکیبات آلى یعنى بلوک هاى سازنده حیات را در خود جاى داده است. بنابراین نمونه اى عالى براى بررسى شرایط آغازین حیات است، یعنى چیزى شبیه زمین در ۵/۴ میلیارد سال پیش که اکنون مى توان سیر تکوین حیات را بر روى نمونه اى آزمایشگاهى مطالعه کرد. حال چگونه بر روى چنین قمرى با اوضاع محیطى نه چندان مساعد حیات شکل مى گیرد؟ تیتان یکى از مهم ترین عامل ها را دارا است و آن جوى پایدار است که مانند یک حفاظ محیط درون قمر را از فضاى بیرون آن جدا مى کند.

مورد بعدى مانند پیدایش حیات ابتدایى بر روى زمین است. پرتوهاى فرابنفش در برخورد با تیتان باعث شکسته شدن مولکول هاى نیتروژن، متان و سایر مولکول ها مى شود و در نتیجه ترکیبات آلى بعدى شکل مى گیرد. در نهایت چگالى ابرها به حدى مى شود که امکان ریزش باران هاى هیدروکربنى را روى قمر بالا مى برد که در صورت روى دادن این پدیده مهم، دریاچه ها و رودهایى از ترکیبات آلى سطح این قمر را مى پوشاند.

بنابراین شرایط حیات ابتدایى در مجاورت مولکول هاى آلى مساعد تر مى شود و در آن صورت ما شاهد آن چیزى خواهیم بود که در حدود ۵/۴ میلیارد سال پیش در زمین آغاز شده است، تاکنون به چنین موجودات هوشمندى ختم شود. بسیارى از این حدسیات بعد از فرود هویگنس و تجزیه و تحلیل کامل داده هاى ارسالى آن قطعى خواهد شد.

با توجه به آنچه در بالا ذکر شد مى بینیم احتمال این که در جاى دیگرى از منظومه شمسى هم بتواند شکل بگیرد صفر نیست. چنانچه شواهد حاکى از آن است که در زمانى دوردست در مریخ حیاتى ابتدایى وجود داشته و اکنون ممکن است در قمر اروپا ایجاد شده باشد و در آینده اى دور هم احتمال ایجاد آن بر تیتان وجود دارد، پس باید امیدوار باشیم که ما در این کیهان تنها نخواهیم بود.

منابع: ۱- ماهنامه نجوم، آذر ۸۳ شماره ،۱۴۱ ویژه نامه حیات (مقاله هاى فرود به سرزمین عجایب- حیات در کائنات- زندگى در زیرزمین _ حیات در مریخ) ۲- زیباترین تاریخ جهان، هیوبرت ریوز و…، ترجمه حسین فرهادیان، نشر رحیمى ۱۳۸۰.