تهیه راهنمای جامع برای یافتن حیات فرازمینی توسط دانشمندان

تاکنون بیش از ۳۵۰۰ سیاره اطراف دیگر ستارگان (سیاره‌های فراخورشیدی) کشف شده و در دهه‌های پیش رو تعداد بیشتری نیز کشف خواهد شد. برخی از آن‌ها سیاره‌هایی سنگی با اندازه‌ی زمین هستند که در مناطق قابل سکونت ستاره‌هایشان قرار گرفته‌اند؛ جایی که در آن شرایط وجود آب و احتمالا زندگی وجود دارد. برخی از کارشناسان پیشرو در زمینه‌ی حیات فرازمینی، از جمله گروهی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، مجموعه مقالات مروری درمورد گذشته، حال و آینده‌ی جستجو به دنبال حیات در دیگر سیاره‌ها، نوشته‌اند. این پنج مقاله به‌عنوان راهنمای دانشمندان برای جستجوی نشانه‌های حیات (نشانه‌های زیستی) در داده‌هایی است که آن‌ها در آینده از مشاهدات تلکسوپ‌ها جمع‌آوری خواهد کرد. ادوارد اشویترمن پژوهشگر دانشگاه کالیفرنیا و نویسنده‌ی مقاله اول می‌گوید:

در کمتر از ۳۰ سال، ما از جایی که نمی‌دانستیم آیا سیاره‌های دیگری خارج از منظومه‌ی شمسی وجود دارند یا نه، به جایی رسیدیم که بتوانیم سیاره‌های قابل سکونت را مشخص کنیم و داده‌هایی را جمع‌آوری کنیم که با استفاده از آن‌ها بتوانیم دنبال نشانه‌های زندگی بگردیم. این پیشرفت‌ها فرصت‌هایی بی‌سابقه برای یافتن پاسخ یک سوال قدیمی است: آیا ما تنها هستیم؟ اما در همین حال باید با دقت زیاد، مدل‌های قاطعی را توسعه دهیم که به ما اجازه‌ی جستجو و شناسایی حیات را با اطمینان بالا بدهد.

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا با کاوش در تاریخ ۴/۵  میلیارد ساله‌ی زمین، در حال توسعه‌ی یک موتور جستجو برای یافتن حیات روی دیگر دنیاها هستند

در مقاله‌ی اشویترمن، سه نوع نشانه‌ی زیستی را که قبلا به‌عنوان مارکرهای زندگی در دیگر سیاره‌ها پیشنهاد شده است، مورد بررسی قرار می‌گیرد. از آن جایی که سیاره‌های فراخورشیدی در فواصل بسیاری دوری قرار گرفته‌اند که ما به آن‌ها دسترسی نداریم، این نشانه‌ها باید از فاصله‌ی دور تشخیص داده شوند. این مارکرها شامل موارد زیرند:

نشانه‌های زیستی گازی: محصولات جانبی حیات که در اتمسفر قابل تشخیص باشند؛ مانند اکسیژن تولیدشده توسط فتوسنتز روی زمین

نشانه‌های زیستی سطح: تغییرات ناشی از حیات در جذب و بازتاب نور روی سطح یک سیاره، مانند پدیده‌ی لبه‌ی سرخ که روی زمین رخ می دهد؛ گیاهان نور قرمز را طی فتوسنتز جذب می‌کنند، بازتاب نور مادون قرمزی که استفاده نمی‌شود، این لبه سرخ را ایجاد می‌کند.

نشانه‌های زیستی موقت: نوسانات وابسته به زمان در نشانه‌های زیستی گازی یا سطحی مانند تغییرات زیستی در اتمسفر زمین که طی فصل‌های مختلف اتفاق می‌افتد.

با وجود تفات چشم‌گیر از لحاظ ترکیب اتمسفری و اقلیم، فصل‌های مختلف تاریخچه‌ی زمین یک چیز مشترک دارند: اقیانوس‌های سرشار از تنوع قابل ملاحظه‌ی حیات ساده و پیچیده.

تصویر هنری از نشان دادن لبه سرخ حاصل از بازتاب نور مادون قرمز  توسط گیاهان در کره زمین

تیموتی لیونز استاد حوزه‌ی زیست زمین شیمی گفت:

ما از زمین به‌عنوان راهنمای جستجو برای زندگی در دیگر سیاره‌ها استفاده می‌کنیم؛ زیرا زمین تنها نمونه‌ی شناخته‌شد‌ه‌ای است، که داریم. اما زمین به ما فرصت‌های متنوع زیادی می‌دهد. به‌جای اینکه محدود به مطالعه‌ی حیات کنونی زمین شویم، از تجزیه‌وتحلیل‌های زمین‌شناسی و شیمی زمین‌شناسی برای بررسی میلیاردها سالی که حیات روی زمین وجود داشته و تکامل پیدا کرده، استفاده می‌کنیم (تحت شرایطی که بسیار از شرایط کنونی متفاوت بوده است) و این می‌تواند همان مفهوم زمین‌های دیگر باشد.

در بررسی اشویترمن، به پیچیدگی‌های جستجو در پی یافتن زندگی روی سیاره‌هایی که بسیار دور هستند‌، شامل پدیده‌های مثبت کاذب و منفی کاذب اشاره شده است. جستجو به‌دنبال حیات با استفاده از نشانه‌های زیستی مثل جستجوی ساده‌ی یک مولکول یا ترکیب خاص نیست. برای مثال اکسیژن موجود در اتمسفر می‌تواند نشانه‌ای از زندگی باشد؛ اما در عین حال راه‌های غیر زیستی زیادی هم وجود دارند که طی آن ممکن است گاز اکسیژن روی یک سیاره‌ی فراخورشیدی تولید شود.

اشویترمن گفت:

برعکس این حالت نیز امکان پذیر است که زندگی بدون اکسیژن نیز همانند وضعیت حیات اولیه روی زمین یا حتی بخش‌هایی از اقیانوس‌ها در دنیای امروز وجود داشته باشد و به این خاطر است که نشانه‌های زیستی مبتنی بر پدیده‌های دینامیکی مانند حالت فصلی اتمسفر، شاید در برخی وضعیت‌ها، نشانه‌های زیستی مطمئن‌تری باشند.

در بخش دوم مقالات این مجموعه ، مباحث بیشتری درمورد حالاتی که طبیعت می‌تواند زنده محسوب شدن یا نشدن یک سیاره‌ی فاقد حیات از سوی دانشمندان شود، آورده شده‌است. در مقالات سوم و چهارم، پژوهش‌های جدیدی مطرح شده است که می‌تواند دانش ما را درمورد نشانه‌های زیستی سیاره‌های قابل زیستی که به‌طور اساسی با گذشته و وضع فعلی زمین تفاوت دارند، گسترش دهد. در مقاله‌ی نهایی درمورد چگونگی جستجو به‌دنبال حیات با استفاده از نشانه‌های زیستی و کاربرد آن در طراحی ماموریت‌ها و تلسکوپ‌های آینده، بحث شده است.

اشویترمن گفت:

در مجموع در این مقالات نقش پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در درک نشانه‌های زیستی فراسیاره‌ای و نتایجی برای طراحی ابزارهای آینده، نشان داده شده است. این مشارکت‌ها نقطه‌ی ورودی برای افراد فعال در حوزه‌های مختلف علمی است؛ افرادی که علاقمند به آشنایی اقدامات و مسیر لازم برای همکاری در پژوهش‌های جستجو به‌دنبال زندگی در خارج از منظومه‌ی شمسی هستند.