دوشنبه 2 حوت|اسفند 1395 برابر با 20 فبروری 2017

زنده‌گی در سیارۀ کپلر 62 اف؟



 12 جوزا|خرداد 1395

یونس بخشی اخترشناس  

برای این‌که آب در سطح سیارۀ کپلر 62 اف به حالت مایع وجود داشته باشد، این سیاره به اتموسفیر بسیار چگال و متراکم نیازمند است؛ تصویر هنری ناسا

آیا در سیارۀ کپلر 62 اف حیات وجود دارد؟ آیا این همسایۀ فضایی ما توانسته هوشمندانی شبیه انسان را در سطح خود پرورش دهد؟ پاسخ تیم پژوهشی در مورد این سیاره خیلی امیدوارکننده و جالب است.

گروهی از اخترشناسان می‌گویند که سیاره‌یی به نام 62 اف می‌تواند قابل زیست باشد. اطلاعات جمع‌آوری شده توسط تلسکوپ فضایی کپلر نشان می‌‍‌‌‌دهد که این سیاره یک دنیای سنگی شبیه زمین است و به احتمال زیاد اقیانوس‌هایی از آب مایع در سطح آن جاری‌ست. آب منادی اصلی و مهم برای شکل‌گیری حیات - از نوعی که ما در زمین می‌شناسیم - در سطح یک سیاره به شمار می‌آید. این دنیای سنگی حدود 40 درصد بزرگتر از زمین ماست؛ اما 1200 سال نوری از ما فاصله دارد.

سیارۀ 62 اف عضو یک منظومۀ سیاره‌یی است که در سال 2013 میلادی توسط تلسکوپ فضایی کپلر کشف گردید. در این منظومه 5 سیاره در اندازه‌های متفاوت به دور یک ستارۀ به مراتب سردتر و کوچک‌تر از خورشید ما در گردش می‌باشند. اما هدف این تحقیقات بیشتر سیارۀ 62 اف بود که دورتر از چهار سیارۀ دیگر به دور ستارۀ مادر در گردش است.

البته تلسکوپ فضایی کپلر که تا کنون بیشتر به روش ترانزیت - عبور سیاره از مقابل خط دید تلسکوپ و ستارۀ مادر - هزاران سیاره را به دور دیگر ستاره‌ها کشف کرده، نمی‌تواند با دقت به ما بگوید که آیا در سطح این سیاره حیات وجود دارد یا خیر؟ اما دربارۀ شرایط و امکان حیات در سطح این سیاره حرف‌های زیادی دارد. یک تیم از پژوهشگران در آزمایشگاه اخترشناسی و فیزیک دانشگاه لوس‌آنجلس کالیفرنیا به رهبری آوماوا شیلدس، روش متفاوتی را برای شبیه‌سازی این منظومۀ سیاره‌یی به کار برده تا مشخص شود که آیا سیارۀ 62 اف قابل زیست است یا خیر؟ نتیجۀ این شبیه‌سازی خیلی امیدوارکننده است.

تصویر هنری برای مقایسۀ سیارۀ زمین با دو سیارۀ کپلر 62 و سیارۀ 62 اف

بر پایۀ این پژوهش، این سیاره هنگامی شانس بسیار بالایی برای رشد حیات دارد که در اتموسفیر خود کاربن‌دای‌اکساید داشته باشد. البته اگر این سیاره واقعاً یک اتموسفیر داشته باشد. زیرا کاربن‌دای‌اکساید به مثابۀ گازی که اثر گلخانه‌یی را سبب می‌شود، نقش بسیار مهمی در حفظ دمای یک سیاره بازی می‌کند و در نتیجه در شکل‌گیری حیات اثر حیاتی دارد.

اتموسفیر زمین فقط 0.04 درصد کاربن‌دای‌اکساید در ترکیب خود دارد که متأسفانه این میزان در حال افزایش است. برای شکل‌گیری شرایط حیات، سیارۀ 62 اف به میزان بسیار بالایی به کاربن‌دای‌اکساید نیاز دارد. البته چند ویژه‌گی مهم دیگر هم باید در اتموسفیر این دنیای دور وجود داشته باشد تا در نهایت، حیات در سطح آن شگوفه زند.

پژوهش‌های این تیم، پارامترهای لازم برای تراکم کاربن‌دای‌اکساید، چگالی اتموسفیر و ویژه‌گی‌های مداری این سیاره را شبیه‌سازی کرده و به این نتیجه دست یافته است:

اتموسفیر این سیاره 12 مرتبه چگال‌تر از اتموسفیر سیارۀ زمین است.

میزان کاربن‌دای‌اکساید در اتموسفیر این سیاره می‌تواند در حد اتموسفیر زمین و یا هم در بهترین حالت 2500 مرتبه بیشتر باشد. (البته برای سیارۀ 62 اف که در فاصلۀ دور به دور یک ستارۀ سرد در گردش است، میزان کاربن‌دای‌اکساید می‌تواند نقش مهمی را در حفظ گرما در سطح آن ایفا کند).

مدار این سیاره به دور ستارۀ مادر می‌تواند شکل‌بندی‌های زیادی داشته باشد. (خیلی بیضی و یا هم تقریباً دایروی باشد).

این تصویر زمین از فاصلۀ حدود 1600 کیلومتری، توسط دوربین رصدخانۀ فضایی در 6 جولای 2015 تهیه شده؛ عکس از ناسا

نتیجۀ شبیه‌سازی‌ها شاید بدین جهت چنین گسترده بوده که در هر حالت بتوانیم امکان شکل‌گیری شرایط حیات در سطح این سیاره را بررسی کنیم. مهم‌تر از همه، به دلیل این که چندین الگو از شبیه‌سازی در مطالعۀ این سیاره به کار رفته، نتیجۀ آن بسیار معتبر و قابل استناد می‌باشد. با درنظرداشت این مسأله تیم پژوهشی می‌گوید، چندین سناریو نشان می‌دهد که سیارۀ 62 اف قابل زیست است. به زبان ساده‌تر ترکیبات اتموسفیری این سیاره امکان می‌دهد تا آب مایع در سطح آن وجود داشته باشد و وجود آب، این سیاره را به دنیای مناسبی برای شکل‌گیری حیات تبدیل کرده است.

حال می‌دانیم که کاربن‌دای‌اکساید بخش بزرگی از اتموسفیر این سیاره را تشکیل داده و با توجه به فاصلۀ این سیاره از ستارۀ مادر، برای شکل‌گیری شرایط حیات، اتموسفیر این سیاره باید عمدتاً از کاربن‌دای‌اکساید تشکیل شده باشد و دست‌کم 5 بار چگال‌تر و ضخیم‌تر از اتموسفیر زمین باشد. یعنی کاربن‌دای‌اکساید در اتموسفیر این سیاره 2500 بار بیشتر نسبت به کاربن‌دای‌اکساید اتموسفیر زمین است. از سوی دیگر مدار این سیاره به حدی دور است که آب در سطح آن در نبود کاربن‌دای‌اکساید یخ می‌زند؛ اما چگالی و کاربن‌دای‌اکساید زیاد نمی‌گذارد سیارۀ 62 به دنیای یخی مانند پلوتو در منظومۀ شمسی ما بدل شود.

این سیاره چندین ویژه‌گی دیگر هم دارد که باعث می‌شود قابل زیست باشد. یکی از این ویژه‌گی‌ها مدار این سیاره است. به زبان ساده‌تر حتا اگر به اندازۀ زمین در اتموسفیر این سیاره کاربن‌دای‌اکساید کم می‌بود و یا راهبردی برای تولید کاربن‌دای‌اکساید لازم در این سیاره وجود نداشته باشد، ساختار مداری این سیاره این کمبود را جبران می‌کند و هرگز اجازه نمی‌دهد یخ برای مدتی طولانی بخش‌هایی از سطح آن را بپوشاند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب که قرار است در اکتوبر 2018 به فضا پرتاب شود، شانس ما را برای یافتن سیارات قابل‌ زیست بسیار بالا می‌برد

با استفاده از این روش‌های الگو‌سازی می‌توانیم امکان شکل‌گیری شرایط حیات در سطح دیگر سیارات را نیز بررسی کنیم. تا کنون 2300 سیاره کشف شده و هنوز سیارات زیادی در انتظار کشف شدن قرار دارند. تنها تعداد اندکی از این بی‌شمار سیارات در منطقۀ حیات به دور دیگر ستاره‌ها در گردش هستند. (منطقۀ حیات به فاصلۀ مناسب یک سیاره از ستارۀ مادر گفته می‌شود که در سطح آن آب به شکل مایع وجود داشته باشد).

هر چند هنوز با قاطعیت نمی‌توانیم بگوییم که آیا در سطح سیارۀ 62 اف و ده‌ها سیارۀ دیگر در منطقۀ حیات، موجودات زنده وجود دارند یا خیر، ولی با پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال 2018، با دقت می‌توانیم به درون اتموسفیر این سیارات خیره شویم و از پس ابرها تکاپو برای حیات و یا شرایط شکل‌گیری حیات را در سطح این دنیاهای دور در کهکشان راه شیری با دقت مشاهده کنیم. اما تا آن زمان ناگزیریم برای درکی بهتر از شکل‌گیری شرایط حیات در سطح این دنیاها از الگوهای شبیه‌سازی استفاده کنیم تا به پاسخ خود پیرامون وجود حیات در دیگر سیارات نزدیک‌تر شویم.