ocean

حیات در اقیانوس‌های بیگانگان چگونه می‌تواند باشد؟

همچنانکه به کاوش در قمرهای زحل و مشتری مبادرت می‌ورزیم تا زیر سطح یخی‌شان را بررسی کنیم، آیا امکان دارد تا اشکال جدیدی از حیات را کشف کنیم؟

اکتشافات اخیر سبب شده است تا اخترزیست‌شناسان گمان کنند که قمرها از امیدوارکننده‌ترین مکان‌ها برای زندگی بیگانگان در منظومه شمسی ما هستند و اکنون چندین مأموریت بزرگ فضایی برای دهه آینده تدارک دیده شده است تا این قمرها را به منظور یافتن نشانه‌ای از حیات جستجو کنند. بر خلاف سیارات همجوار ما، برخی از قمرها آب مایع فراوانی دارند. برای مثال، اروپا، قمر مشتری، بیشتر از تمامی اقیانوس‌های کره زمین آب دارد. این آب -و هرگونه حیات موجود در آن- توسط لایه ضخیمی از یخ که کیلومترها عمق دارد، در برابر تشعشعات فضایی و برخورد سیارک‌ها محافظت می‌شود. کشف فوران‌های آب از قمرهای زحل، یعنی انسلادوس و اروپا، حاکی از آن است که ممکن است این قمرها، ساختمان داخلی گرمی داشته باشند که می‌تواند از اقیانوس‌های مایع پشتیبانی کند، اقیانوس‌هایی که داغ می‌شوند، نه توسط خورشید بلکه به وسیله دینام و ژنراتوری داخلی که بدست واپاشی هسته‌ای در هسته‌های خود رخ می‌دهد؛ یا توسط گرمایش جزر و مدی ایجاد شده از طریق جاذبه گرانشی سیاراتی که در مدارشان حرکت می‌کنند.


بیشتر بخوانید: چرا زنان برخلاف بسیاری از حیوانات پریود می‌شوند؟


اکنون شواهدی در اختیار داریم مبنی بر اینکه در چندین قمر از جمله اروپا، انسلادوس، کالیستو و گانیمید اقیانوس‌های آب وجود دارد. یک پژهش منتشر شده در ژوئن امسال تخمین می‌زند که اقیانوس انسلادوس حدود یک میلیارد سال قدمت دارد؛ برخی دیگر اظهار داشته‌اند که ممکن است میلیاردها سال عمر داشته باشد -زمان زیادی برای فرگشت (تکامل) حیات. تصور می‌شود که این اقیانوس‌ها شور و حاوی کلرید کلسیم باشند؛ درست همانند اقیانوس‌های کره زمین. این شواهد ما را برای حیاتی شبیه به کره زمین امیدوار می‌کند. همچنین احتمال می‌رود که رابطه‌ای بین آب مایع و گوشته سنگی در زیر اقیانوس‌ها وجود داشته باشد -مواد کلیدی با خواص شیمیایی جالبی که به گمان دانشمندان حیات را در کره زمین پیاده کرده‌اند. برای مثال مأموریت کاسینی ناسا، مولکول‌هایی را در فوران‌های ستون‌وار آب پیدا کرده‌ است که به وجود چاه‌های گرمابی (Hydrothermal vent) در کف اقیانوس این قمرها اشاره می‌کند. چاه‌های مشابهی در اقیانوس‌های عمیق کره زمین وجود دارد، جایی که ماگما با آب شور، رو در رو می‌شود و گرما، مواد شیمیایی، لایه و بستر مفیدی را که برای شیمی پیچیده‌ای که به گمان برخی دانشمندان برای فرگشت حیات در سیاره ما نیاز بوده است، مهیا می‌سازد.

Hydrothermal vent
حیاتی که به اطراف چاه‌های گرمابی، در اعماق اقیانوس‌های کره‌ زمین هجوم می‌آورد، می‌تواند سرنخی برای ما باشد، در این خصوص که حیات در اعماق اقیانوس‌های بیگانگان چگونه می‌تواند باشد

در اعماق سطح اقیانوس کره‌ زمین، عملاً هیچ تابشی از نور خورشید وجود ندارد؛ دقیقاً برای اقیانوس‌های قمرهای مشتری و زحل نیز همین مسئله صادق است. اما این بدان معنا نیست که حیات دیده نمی‌شود. در کره زمین چاه‌های این چنینی از حیات و زندگی لبریزند. حدود ۲۰ سال قبل، مستندی از بی‌بی‌سی به نام «تاریخ طبیعی یک بیگانه»، اظهار عقیده کرد که کل اکوسیستم‌های کامل همچنین می‌توانند در اطراف چاه‌های گرمابی عمیق دریایی در اروپا بنا و پایه‌ریزی شوند. تیمی از دانشمندان اظهار نمودند که باکتری‌ها پایه زنجیره غذایی را شکل می‌دهند؛ آن‌ها از شیمیوسنتز (هم‌نهش شیمیایی) به منظور استخراج انرژی از چاه‌ها و ساختن لوله‌ها و تونل‌های بالارونده از رسوباتی که مایل‌ها از کف اقیانوس فاصله و ارتفاع دارند، استفاده می‌کنند. موجودات دیگر مانند چرنده‌های شبه ماهی، این لوله‌ها را سوراخ می‌کنند تا مقدار زیادی از باکتری‌های موجود در آن را به منظور تغذیه، بمکند. این لوله‌ها برایشان نوعی قلمرو به شمار می‌آید و از این چراگاه‌های خود در برابر رقبای دیگر دفاع خواهند کرد. و این شبه ماهی نیز به نوبه خود توسط حیواناتی کوسه مانند شکار می‌شوند، حیواناتی آب‌لغز (که مقاومتی کمتر در برابر آب دارند) که از پژواک‌یاب خود برای شناسایی طعمه‌شان استفاده می‌کنند. این بسیار پیشرفته‌تر از چیزی است که بیشتر دانشمندان انتظار دارند تا در آنجا کشف کنند. اَندرو نول پروفسور علوم زمین و سیاره‌ای در دانشگاه هاروارد می‌گوید:

حتی در کره زمین، در ۹۰% از تاریخ سیاره ما، تنها زندگی که وجود داشت، زندگی میکروبی بود و بنابراین اگر حیات در فضا وجود داشته باشد، احتمالاً میکروبی است و در مکان‌هایی مانند اروپا یا انسلادوس باید برای انرژی، سراسر به کیموسنتز (یا شیمیوسنتز) متکی باشند. از آنرو احتمالاً تنها می‌تواند از زیست‌توده کوچکی پشتیبانی کند.


بیشتر بخوانید: چرا لب داریم؟


دیمیتار ساسلوف، پروفسور نجوم و مدیر مرکز Harvard Origins of Life Initiative، مرکزی که از تحقیقات چند زمینه‌ای پشتیبانی می‌کند و هدفش کشف این است که آیا حیات در جهان به وفور یافت می‌شود یا خیر. او اظهار نمود که “چنین اکوسیستمی هنوز هم می‌تواند وجود داشته باشد.” تنها به این دلیل که اقیانوس اروپا سرد و فاقد انرژی است، لزوماً فرگشت اکوسیستم‌های پیچیده با انداره کوچک را ناممکن نمی‌سازد. ساسلوف می‌افزاید:

حدس زدن سرگرم‌کننده است. احساس درونی من این است که از دید تکاملی، فضای نوآورانه زیادی در آنجا ممکن است وجود داشته باشد، جایی که در آن شما می‌توانید چیزی کوچک و در عین حال درنده‌ای بیابید و این درحالی است که او یک ارگانیسم (موجود زنده) چند-سلولی است تا موجودی با تنها یک سلول.

ماه و قمر دیگری که قصد بازدید از آن را داریم معمای کاملاً متفاوتی را به ارائه می‌دهد. تایتان، قمر زحل، تنها جهان شناخته شده پس از کره زمین است که دارای اجسام و پیکره‌های پایدار مایع در سطح خود است. هنگامی که کاوشگر هویگنس از مأموریت کاسینی در سال ۲۰۰۵ به آنجا نشست، عکس‌هایی از مناظر زمین مانند ارسال کرد: بسترهای رودخانه‌ها و دریاها. اما به جای آب، ابرها، باران و دریاهای تایتان از متان مایع و اتان تشکیل شده بودند که اجزای سازنده گاز طبیعی موجود در زمین می‌باشند. هر آبی که آنجا موجود است، جامد شده و به سنگ‌ها و کوه‌ها تبدیل می‌شود، زیرا دمای سطح آن در حدود منفی ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد است. این گویای آن است که، اگرچه ممکن است مناظر آن آشنا به نظر برسد اما شرایط حقیقی آن کاملاً بیگانه و غریب است. اگر حیاتی وجود داشته باشد، به متان تکیه خواهد کرد، نه آب؛ و البته که عجیب و غریب خواهد بود -حیات به گونه‌ای که برایمان نامأنوس است؛ بیگانگان واقعی به معنای واقعی کلمه. وجود حیات در تایتان شدنی و ممکن است، اما به گفته ساسلوف، با حیاتی با “یک بیوشیمی کاملاً متفاوت و مستقل” مواجه هستیم. هدف بلند مدت ساسلوف این است تا بفهمد که آیا یک بیوشیمی جایگزین برای حیات موجودیت دارد یا خیر و چگونه آن را در آزمایشگاه بیافریند.

شانه‌دارتبار
چه حیاتی و چه موجوداتی در این اقیانوس‌ها انتظار ما را می‌کشند؟ (این عکس یک شانه‌دار دریایی مهاجم را نشان می‌دهد.)

حیات در کره زمین به غشای سلولی ساخته شده از فسفولیپیدها بستگی دارد: زنجیره‌های مولکولی با سرهای فسفر-اکسیژن و دم‌های زنجیره‌ای کربن که به یکدیگر متصل می‌شوند تا غشایی انعطاف‌پذیر را در آب شکل دهند. حیات مبتنی بر متان به یک روش جایگزین به منظور تشکیل سلول نیازمند است. تیمی از دانشگاه کرنل به رهبری مهندس شیمی، پائولت کلنسی، در سال ۲۰۱۵ نشان دادند که مولکول‌های کوچک ساخته شده از نیتروژن، کربن و هیدروژن می‌توانند سلول‌هایی مناسب را به منظور زنده ماندن تحت شرایط تایتان بسازند. از آن پس محققان ناسا حضور وینیل سیانید را در جو تایتان تأیید کرد‌ه‌اند؛ یک ترکیب آلی که می‌تواند تولید چنین غشاهای سلولی را میسر سازد. بنابراین حداقل به لحاظ تئوری، سلول‌هایی که قادرند تا زندگی بسیار متفاوتی را در اقیانوس‌های بیکران متان تایتان شکل دهند، می‌توانند بنابه اصول فیزیکی وجود داشته باشند. ترزا فیشر، اخترزیست‌شناس دانشگاه ایالتی آریزونا در ایالات متحده می‌گوید:

از بعضی جهات آنچه ما در اینجا بر روی کره زمین می‌بینیم، تنها مبتنی بر شانس است. مقادیر هنگفتی از تنوع بالقوه وجود دارند که قادر هستیم تا در حیات جهان‌های دیگر مشاهده کنیم.

سارا بلافر هردی، پروفسور بازنشسته و انسان‌شناس از دانشگاه کالیفرنیا، دیویس می‌افزاید:

آن‌جا ممکن است تشعشعاتی از ارگانیسم‌های جدید و بسیار متنوعی را که طیف وسیعی از کنام‌ها را اشغال می‌کنند، برایمان نمایان سازد. به فرض اینکه هر یک از این موجودات فرگشت یابند تا به اندازه آب‌بازسانان (یا آب‌بازان) یا فیل‌ها اجتماعی، باهوش و معاشرتی و یا به اندازه شامپانزه‌ها و اورانگوتان‌ها زیرک، چیره‌دست و ماهر باشند، من هیچ دلیلی نمی‌بینم که این موجودات نتوانند ظرفیت‌های فناوری و فرهنگی پیشرفته‌تری را توسعه داده و تکامل ببخشند.


بیشتر بخوانید: چرا ما تنها گونه‌ باقیمانده از تبار انسان هستیم؟


لورن سالان، دیرینه‌شناس از دانشگاه پنسیلوانیا، گمان می‌کند که حیات بیگانه میکروبی خواهد بود؛ و تنها بیش از یک راه برای میکروب شدن وجود دارد!. او اظهار نمود که در خصوص بیگانگان چند-سلولی، مسائل پیچیده‌تر می‌شوند. وی در ادامه افزود:

ما درخواهیم یافت که آن‌ها نیز همان کارها را انجام می‌دهند، چراکه همه امور بر ۲ چیز متمرکز هستند: دریافت انرژی یا مصرف چیزها به منظور کسب انرژی. اما راه و روشی که انتخاب می‌کنند، بسیار غیر قابل پیشبینی خواهد بود.

دیوید چاربونا، پروفسور نجوم در دانشگاه هاروارد اظهار داشت:

ما براستی نمی‌دانیم که محدودیت‌های حیات چه‌ها هستند. به همین سبب ما باید کاوشگرهای بیشتری برای بررسی قمرها ارسال کنیم.

زحل-saturn
قمرهای زحل ممکن است که به شدت سرد باشند، اما با این وجود زیر سطح یخ‌زده پهناورشان آب مایع جریان دارد.

بنابراین خبر خوب اینکه برنامه‌هایی برای انجام همین کار وجود دارد. ناسا تابستان امسال اعلام کرد که مأموریت سنجاقک (Dragonfly) در سال ۲۰۲۶ آغاز و راه‌اندازی خواهد شد و نهایتاً در سال ۲۰۳۴ وارد تایتان می‌شود؛ همانند یک کشتی پهپاد-مانند به زمین خواهد نشست تا ده‌ها مکان امیدوارکننده را کاوش کرده و به دنبال نشانه‌هایی از زندگی و حیات باشد. ناسا همچنین در حال بررسی امکان ارسال یک زیردریایی خودمختار به منظور مطالعه بزرگترین دریای شمالی تایتان، کراکن مِر (Kraken Mare) است؛ این دریا عرضی در حدود ۱۰۰۰ کیلومتر (۶۲۱ مایل) با عمق تخمین زده شده ۳۰۰ متر (۱۰۰۰پا) دارد؛ اندازه‌ای مشابه با دریاچه‌های بزرگ (گریت لیکس) آمریکای شمالی دارد. این اولین فرصت برای کاوش دریا در دنیای دیگر خواهد بود و می‌تواند به طراحی‌های واپسین زیردریایی‌ها کمک شایانی کند تا آب‌های زیرزمینی اروپا و دیگر قمرها را بررسی کنند. با این حال این مأموریت هنوز در مرحله نظری و ذهنی خود قرار دارد؛ در حدود ۲۰ سال دیگر دانشمندان و مهندسان آغاز به کار می‌کنند تا دریابند که چگونه چنین زیردریایی‌هایی را بسازند.


بیشتر بخوانید: چرا به دام عشق می‌افتیم؟


به طور حیرت‌آوری تصور می‌شود که تایتان در زیر لایه یخی بیرونی خود یک اقیانوس آب مایع قرار دارد؛ این بدان معناست که گذشته از حیات بیگانه و متکی به متان مایع در سطح آن، این قمر ممکن است در زیر سطح خود حیاتی مانند کره زمین داشته باشد. احتمال دیگری از وجود لایه‌های مختلفی از حیات در یک جهان واحد، گانیمید، قمر مشتری است. برخی از دانشمندان گمان می‌کنند که این قمر دارای چندین لایه مختلف اقیانوس می‌باشد و با انواع گوناگونی از یخ جدا شده است که در اعماق و فشارهای متفاوتی شکل می‌گیرند. اگر چنین باشد، از نظر تئوری هر لایه می‌تواند میزبان اشکال مختلفی از زندگی متناسب با شرایط محلی در عمق خود باشد. مأموریتی به نام مأموریت JUpiter ICy moons Explorer یا به اختصار JUICE توسط آژانس فضایی اروپا برای رفتن به گانیمید در سال ۲۰۲۲ تدارک دیده شده است؛ علاوه بر گانیمید از دو قمر دیگر مشتری -کالیستو و اروپا- بازدید خواهد کرد تا امکان زندگی در این قمرها را بررسی کرده و به دنبال امضا و اثری از حیات بگردد. ضمناً فضاپیمای اروپا کلیپرِ ناسا قصد دارد تا چندین مرتبه مدار مشتری را بپیماید و به آرامی از کنار اروپا بگذرد تا امکان وجود شرایط مناسب برای زندگی و حیات را در آنجا بررسی کند؛ این فضاپیما در سال ۲۰۲۳ زمین را ترک می‌کند. ناسا همچنین در نظر دارد تا یک فرودگر (سطح‌نشین) را در اوایل سال ۲۰۲۵، به اروپا راهی کند. ناسا یک برنامه محرمانه دیگر برای انجام مأموریتی در انسلادوس با هدف جستجوی حیات در نظر دارد که اگر تا پایان امسال به آن چراغ سبز نشان دهند، در سال ۲۰۲۵ به پرواز درمی‌آید.

اما برای اینکه بفهمیم که براستی با چه نوع حیاتی در این اقیانوس‌ها مواجه خواهیم شد، نیاز به ارسال یک فروند زیردریاپیما داریم که گره‌ناک و بغرنج خواهد بود، چراکه چنین وسیله‌ نقلیه‌ای برای رسیدن به اقیانوس باید چندین کیلومتر یخ را حفاری کند. ناسا در حال تأمین بودجه برای برخی از پژوهش‌های نظری است تا دریابد که چگونه این کار را انجام دهد. اولین ایده، استفاده از تونل ‌بات هسته‌ای برای جستجوی حیات در اروپا، در نشست سال ۲۰۱۸ در اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا توسط دانشمندان دانشگاه ایلینوی در شیکاگو و ناسا، مطرح شد. ربات آن‌ها پس از فرود آمدن، از یخ و آب نمونه‌برداری می‌کند و اطلاعات بدست‌ آمده را از طریق کابل‌ فیبر نوری به سطح می‌فرستد. اما اگر اَشکال زندگی براستی بیگانه از آب درآیند، ممکن است به سختی آن‌ها را کشف و نمایان ساخت؛ همچنین احتمال دارد که در آن جا هنوز حیاتی وجود نداشته باشد. اگرچه در آینده‌ای دوردست، حدود ۵ میلیارد سال دیگر از همین حالا، هنگامی که سوخت هیدروژن خورشید ما به اتمام می‌رسد و شروع به منبسط شدن می‌کند و قبل از مرگش وارد فاز غول سرخ می‌شود، می‌تواند یخ‌های این قمرها را ذوب کرده و آن‌ها را به مکان‌هایی شبیه به کره زمین بدل کند. بایستی آب مایع بر روی سطح‌شان جاری شود و هوای معتدل‌تری بوجود آید؛ در این صورت شاید امکان فرگشت حیات را ممکن سازد – یا حداقل پناهگاهی را برای مهاجران و پناهندگان فراری از زمین سوخته، باز کند. در آینده دور، اگر بخواهیم زنده بمانیم، همگی ما مجبور خواهیم شد تا مهاجر کنیم و امیدوار باشیم که این دنیا‌های قابل سکونت جدید، با روی خوش پذیرای ما باشند.