آدينه 24 قوس|آذر 1396 برابر با 15 دسمبر 2017

در جست‌وجوی حیات، به اقمار سیارات چشم دوخته ایم



 15 حمل|فروردین 1395

یونس بخشی اخترشناس  

اقمار نقش مهمی در شکل‌گیری حیات در دیگر سیارات دارند

تا چند دهۀ پیش، اخترشناسان فقط بر اساس حدس و گمان، تصور می‌کردند که به دور دیگر ستاره‌ها نیز سیاراتی وجود دارد و بدون شک بعضی از آن‌ها همزاد زمین هستند. در آن زمان جز حدس و تصور راه دیگری نبود؛ زیرا برخلاف امروز در آن روزگاران هیچ ابزاری برای دیدن و رصد کردن سیارات به دور دیگر ستاره‌ها ساخته نشده بود.

رؤیت یک سیاره به دور یک ستاره، مانند این است که از فاصلۀ 500 کیلومتری یک مگس را در حال پرواز از برابر یک چراغ 200 واتی ببینید. چرا یک مگس؟ چون ستاره‌ها اجرام بسیار درخشان و پرنوری اند و سیارات در کنار آن‌ها بسیار ریزند و نوری ندارند و زیر تابش درخشان ستارۀ مادر محو و ناپدید می‌شوند و اصلاً نمی‌توانیم یک سیاره را به صورت مستقیم ببینیم.

با این وضع، می‌توان تصور کرد که در گذشته کشف و مطالعۀ سیارات به دور دیگر ستاره‌ها، در حیطۀ تخیلات علمی باقی می‌ماند و هرگز نمی‌شد فهمید آیا در سطح یک سیارۀ دوردست، حیات وجود دارد یا خیر؟

اما برای اخترشناسان حرفه‌یی همه‌چیز تغییر کرده و آن‌ها دیگر تسلیم چنین وضعیتی نمی‌شوند. به ویژه پس از استفاده از تلسکوپ فضایی کیپلر، دانشمندان ثابت کردند که می‌توانیم همۀ جزییات چنین سیاراتی را بدانیم. اخترشناسان حرفه‌یی برای اولین‌بار توانستند در سال 1991 یک سیاره را به دور یک ستارۀ دیگر کشف کنند. در آن زمان به روش گردش شعاعی - وقتی گرانش یا جاذبه میان ستارۀ مادر و سیاره، سبب بروز تکان اندک در حرکت وضعی ستاره می‌شود - اخترشناسان توانستند این سیاره را کشف کنند.

ماه اگر نبود شاید هرگز در زمین حیات به گونۀ امروزی شکل نمی‌گرفت

از آن زمان به بعد، دامنۀ کشف سیارات بسیار گسترده و حوزۀ سیاره‌شناسی هم بسیار مجهزتر از دهۀ 2000 شده است. تا کنون بیش از 1600 سیاره به دور دیگر ستاره‌ها کشف شده و تقریباً 4000 ستارۀ دیگر نیز به نوبت منتظرند تا سیارات آن‌ها مورد بازبینی چشمان تیزبین تلسکوپ‌های فضایی قرار گیرند. توانایی تلسکوپ فضایی امروزی، به حدی است که می‌تواند سیارات کوچکتر از عطارد را نیز ردیابی کند. مدت‌زمان گردش سیارات، از چند ساعت گرفته تا چندصدسال است. یعنی یک سالِ یک سیاره می‌تواند چند ساعت و یک سال سیارۀ دیگر می‌تواند چندصدسال باشد. این تعداد سیاره فقط بخشی بسیار کوچکی از صدها میلیارد سیاره است که در تمام بخش‌های کهکشان راه شیری پخش شده اند.

هرچند تازه وارد عصر طلایی کشف سیارات به دور دیگر ستاره‌ها شده ایم، اما فصل پرهیجان این کتاب تازه ورق خورده است.

تیتان قمر زحل اتموسفیر بسیار غلیظی دارد

سیارات و اقمار خارج از منظومۀ شمسی

قمر بیرونی به یک ماه - به جسم آسمانی گفته می‌شود که به دور سیارۀ یک ستارۀ دیگر در منظومه‌یی دیگر در گردش است. اگر از دوستداران فیلم هالیوودی آواتار هستید، بدانید که تمام داستان فیلم در سطح یک قمر به نام پاندورا که به دور یک سیارۀ زحل‌مانند در گردش بود، رخ داده است. شاید فکر کنید جست‌وجوی یک دانۀ گرد کوچک - قمری که به دور یک سیارۀ تاریک که به دور ستاره‌یی پرنور، در فاصلۀ صدها هزار سال نوری در گردش است ـ تاریک‌ترین تلاش علمی باشد؛ اما این طور نیست. اقمار بیرونی کم‌کم به یکی از عرصه‌های پرامید برای جست‌وجوی حیات در کهشکان راه شیری بدل شده اند.

دلیل عمدۀ جست‌وجوی اقمار بیرونی که هیجان همه‌گانی را برانگیخته، این است که می‌تواند به این پرسش که آیا ما در جهان تنها هستیم، پاسخ گوید. با یافتن اقمار بیشتر اشتیاق ما برای کشف حیات در خارج از منظومۀ شمسی به مراتب بیشتر می‌شود و می‌توانیم بفهمیم که آیا حیات می‌تواند در سطح چنین اقمار یا در هر دنیایی خارج از زمین شکل بگیرد یا خیر؟ ولی در حال حاضر باید یک سیارۀ دقیقاً شبیه زمین را بیابیم؛ در غیر آن، نمی‌توانیم با اطمینان بفهمیم که آیا سیاراتی شبیه زمین که میزبان حیات اند، در خارج از منظومۀ شمسی وجود دارند یا خیر؟  

برای جست‌وجوی اقمار بیرونی چندین دلیل داریم؛ از این طریق می‌توانیم کلید معمای حیات در کیهان را بیابیم. اگر ماه در کنار زمین نبود، شاید حیات امکان شگوفایی در سطح سیاره‌یی به نام زمین را نمی‌یافت. یعنی ماه در شکل‌گیری حیات در سطح زمین نقشی کلیدی داشته است که در فرصتی دیگر، به جزییات آن خواهیم پرداخت.

انسلادوس اقیانوس‌هایی از آب، در زیر سطح خود دارد

محور گردش زمین به اندازۀ 23.5 درجه به سمت خورشید خمیده‌گی دارد. این خمیده‌گی فصل‌ها را به وجود آورده و چون قوسش چندان زیاد نیست، فصل‌ها در مقایسه با هم زیاد خشن و غیرقابل تحمل نیستند.  یعنی بیشتر قسمت‌های زمین آن‌قدر داغ و یا آن‌قدر سرد نمی‌شود که شرایط حیات را به مخاطره بی‌اندازد. یک مسأله حیاتی دیگر که در شکل‌گیری حیات بسیار مهم می‌باشد، این است که خمیده‌گی زمین برای دوره‌های طولانی ـ میلیون‌ها سال ـ بوده و فقط به اندازۀ یک یا دو درجه تغییر کرده است. از سوی دیگر اگر ماه نبود، در اثر گردش سریع زمین به دور محورش، اقیانوس‌ها همیشه طغیان می‌کردند و مناطق ساحلی تا هزاران کیلومتر تخریب می‌شد. باد در سطح زمین با چنان شدتی جریان داشت که حتا درختان از ریشه کنده می‌شدند. با این وضعیت امکان رشد حیات به شکل امروزی‌اش وجود نمی‌داشت.  بنابراین کشش گرانشی یا جاذبۀ ماه باعث آرامش و ثبات در سیارۀ زمین شده است.

اگر ماه نبود، شرایط اقلیمی زمین مدام در حال تغییر بود و از فصل‌هایی زیبایی که امروز می‌بینیم خبری نبود. گرانش ماه سبب ایجاد جذرومد در زمین می‌شود. میلیاردها سال قبل، فروکش و سرازیرشدن اقیانوس‌ها، میزان در حال تغییر نمک بر روی سنگ‌های ساحلی را منظم ساخته است. این پدیده سبب شد تا یک سلسله تعاملات خاص کیمیایی رخ دهد و شرایط پیدایش مولکول‌های مختلف مانند ترکیب DNA فراهم شود. به زبان ساده‌تر زنجیره‌یی از مولکول‌ها به هم پیوست و راه را به سوی ترکیبات پیچیده‌تر و تکامل حیات تک‌سلولی‌ها و سپس چندسلولی‌ها باز کرد.   

برخلاف زمین، مریخ با این که دو قمر دارد، جاذبۀ اقمارش بسیار ناچیز و بدون تأثیر است. به دلیل نبود ماهی بزرگ همانند ماه زمین، مریخ به تدریج عقب و جلو تکان می‌خورد و به این دلیل، خمیده‌گی محورش به سمت استوای خورشید از صفر درجه تا 60 درجه در طی میلیون‌ها سال تغییر کرده است و تغییرات زیادی را در اقلیم مریخ به وجود آورده است. پس در گذشته اگر هرگونه حیاتی هم در سطح مریخ بوده، همیشه با تغییرات اقلیمی دست‌وپنجه نرم می‌کرده است.

اروپا اقیانوس‌هایی از آب در زیر سطح خود دارد

در کل با ادامۀ شکار سیاراتی شبیه زمین، می‌دانیم که حتا اگر یک سیاره شبیه زمین کشف شود که ماه یا قمری نداشته باشد، شانس وجود حیات در سطح چنین سیاره‌یی بسیار کم است. اما به هر صورت یافتن قمر به دور دیگر سیارات، نقش مهمی در جست‌وجوی حیات در دیگر گوشه‌های کهشکان راه شیری داشته است.

هرچند اکثر سیاراتی که تا کنون کشف شده گازی اند و شرایط مناسبی برای رشد حیات ندارند، اما اخترشناسان با انگیزۀ بیش از پیش، به کشف سیارات دلگرم شده اند. ما هنوز نمی‌دانیم چه تعداد از این سیارات گازی به دور خود ماه دارند. از این جهت سیارات گازی‌یی که قبلأ از فهرست مکان‌های مناسب برای جست‌وجوی حیات حذف شده بودند، بار دیگر زیر چشمان تیزبین تلسکوپ‌های ما قرار گرفته اند تا بتوانیم اقمار آن‌ها را کشف کنیم. کشف قمر به دور این سیارات، ما را به یافتن حیات امیدوارتر می‌سازد؛ زیرا تقریباً همۀ قمرها به ویژه اقمار منظومۀ شمسی، دنیاهایی سنگی اند که دارای اقیانوس‌هایی پر از آب مایع و اتموسفیر می‌باشند.

گانیمد اقیانوس هایی از آب در زیر سطح خود دارد

به گونۀ مثال تیتان - قمر سیارۀ زحل ـ اتموسفیری بسیار غلیظ تر از اتموسفیر زمین دارد و انسلادوس ـ قمر دیگر سیارۀ زحل ـ به احتمال زیاد دریاچه‌هایی از آب در زیر سطح خود پنهان کرده و اقیانوس‌های زیر سطح اروپا و گانیمد ـ دو قمر مشتری ـ هم می‌توانند زیستگاه مناسبی برای موجودات آبزی باشند. پس اگر در جایی از کهکشان راه شیری موجودات زنده‌یی وجود دارد، شاید خانۀ چنین موجوداتی یک سیاره نه بل‌که قمر این سیارات باشد.

با این که شکار چنین اقماری تازه آغاز شده، ولی دیدن یک قمر بی‌نهایت کم‌فروغ و خرد، ما را وادار کرده تا از روش‌های غیرمستقیم برای کشف چنین دنیاهایی استفاده کنیم. شمار این گونه قمرها به ده‌ها میلیارد می‌رسد و با کشف این دنیاهای دور می‌توانیم پاسخ بسیاری از پرسش‌ها را پیرامون حیات در کیهان را بیابیم.