کشف نظم پنهان درون مولکول‌ها؛ سرنخی تازه برای یافتن حیات فرازمینی

معمای وجود حیات در خارج از زمین، یکی از قدیمی‌ترین و مهم‌ترین پرسش‌های علمی بشر است. در دهه‌های گذشته، دانشمندان با تکیه بر مفهوم معروف «پارادوکس فرمی» بارها این موضوع را مطرح کرده‌اند که با توجه به وسعت عظیم کیهان و تعداد بی‌شمار ستاره‌ها و سیاره‌ها، از نظر آماری باید حیات در نقاط زیادی از جهان شکل گرفته باشد. اما با وجود این احتمال بالا، هنوز مدرک قطعی از وجود موجودات زنده فرازمینی پیدا نشده است.

گروهی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا ریورساید، روشی آماری طراحی کرده‌اند که شاید بتواند جست‌وجوی حیات فرازمینی را وارد مرحله تازه‌ای کند. این پژوهشگران می‌گویند حیات فقط به وجود مولکول‌های خاص وابسته نیست، بلکه به نوع سازمان‌یافتگی و نظم میان این مولکول‌ها نیز بستگی دارد. به گفته آن‌ها، همین نظم می‌تواند به‌عنوان نشانه مهمی برای شناسایی حیات عمل کند.

فابیان کلنر، استادیار علوم سیاره‌ای دانشگاه کالیفرنیا و یکی از نویسندگان پژوهش، توضیح داده است که موجودات زنده مخلوط‌هایی از مولکول‌ها تولید می‌کنند که الگوهای مشخصی دارند و این الگوها با ترکیب‌های شیمیایی غیرزنده تفاوت دارند. او می‌گوید: «پژوهش ما نشان می‌دهد حیات، ترکیب‌های مولکولی با الگوهای ویژه‌ای ایجاد می‌کند که با سامانه‌های غیرزیستی متفاوت هستند. این الگوها را می‌توان با روش آماری ما به‌وضوح شناسایی کرد.»

روش جدید فقط برای ماموریت‌های آینده کاربرد ندارد، بلکه می‌تواند روی داده‌هایی که هم اکنون هم در اختیار دانشمندان قرار دارد، اجرا شود. به بیان دیگر، ممکن است در آرشیو عظیمی از داده‌های شیمیایی و فضایی که طی سال‌ها جمع‌آوری شده‌اند، نشانه‌هایی از حیات پنهان باشد.

دانشمندان سال‌هاست در جست‌وجوی چیزی هستند که «امضای زیستی» نامیده می‌شود؛ یعنی نشانه‌هایی شیمیایی یا فیزیکی که احتمال وجود حیات را نشان دهند. برای نمونه، ماموریت‌های مختلف فضایی در سیاره مریخ به‌دنبال یافتن ترکیبات آلی، متان یا دیگر مواد مرتبط با فعالیت‌های زیستی بوده‌اند.

پژوهشگران دریافتند زمانی که اسیدهای آمینه توسط موجودات زنده تولید می‌شوند، تنوع بیشتری دارند و نسبت آن‌ها متعادل‌تر است. اسیدهای آمینه، مولکول‌هایی هستند که واحدهای سازنده پروتئین‌ها را تشکیل می‌دهند و برای تمام موجودات زنده شناخته‌شده ضروری هستند. در مقابل، اسیدهای چرب که از اجزای مهم غشای سلول‌ها به‌شمار می‌روند، هنگام تولید توسط موجودات زنده معمولاً تنوع کمتر و توزیع نامتوازن‌تری دارند.

دانشمندان معتقدند همین تفاوت در «تنوع مولکولی» می‌تواند نشانه‌ای از وجود حیات باشد. فابیان کلنر درباره نحوه انجام پژوهش توضیح می‌دهد: «ما تنوع مخلوط‌های مولکولی را بررسی کردیم. در اصل می‌خواستیم بدانیم چه تعداد مولکول مختلف وجود دارد و این مولکول‌ها تا چه اندازه به‌طور یکنواخت توزیع شده‌اند.» او می‌گوید نتیجه بررسی‌ها نشان داد سامانه‌های زیستی و غیرزیستی، مولکول‌ها را به شیوه‌ای متفاوت سازمان‌دهی می‌کنند. الگوهایی که سامانه‌های زیستی تولید می‌کنند، بازتاب اصول بنیادی حیات هستند.

یکی از نکات مهم پژوهش آن است که برای استفاده از روش جدید، لزوماً به ابزارهای کاملاً جدید نیاز نیست. کلنر می‌گوید اگر ماموریت‌های فضایی بتوانند اطلاعاتی درباره فراوانی نسبی مولکول‌های آلی جمع‌آوری کنند، همین روش آماری می‌تواند روی داده‌ها اجرا شود. یکی از مهم‌ترین ماموریت‌هایی که ممکن است چنین داده‌هایی فراهم کند، ماموریت اروپا کلیپر ناسا است که به سوی اروپا، قمر مشتری در حرکت است.

فضاپیمای اروپا کلیپر قرار است از سال ۲۰۳۱ چندین بار از کنار اروپا بگذرد و ترکیب شیمیایی سطح و ذرات اطراف آن را بررسی کند. کلنر می‌گوید ابزار «تحلیل‌گر غبار سطحی» یا SUDA در این فضاپیما می‌تواند فراوانی مولکول‌های آلی را اندازه‌گیری کند. او توضیح می‌دهد: «اگر این ابزار مجموعه‌ای غنی از مولکول‌های آلی و فراوانی نسبی آن‌ها را شناسایی کند، روش ما می‌تواند بررسی کند که آیا این الگوهای مولکولی بیشتر شبیه سازمان‌دهی زیستی هستند یا فرایندهای غیرزیستی.»

پژوهشگران بر این نکته تاکید دارند که روش مورد بحث به‌تنهایی نمی‌تواند وجود حیات فرازمینی را ثابت کند و برای چنین ادعایی به شواهد مستقل بیشتری نیاز است. با‌این‌حال، مزیتش این است که می‌تواند نشانه‌های حیات را حتی در شکل‌های کاملاً متفاوت از حیات زمینی شناسایی کند؛ زیرا به‌جای جست‌وجوی یک مولکول خاص، به الگوی سازمان‌یافتگی مولکول‌ها توجه دارد.

همچنین این روش می‌تواند روی داده‌های قدیمی مأموریت‌های فضایی هم اجرا شود و شاید اطلاعاتی را آشکار کند که قبلاً نادیده مانده بودند. به همین دلیل، احتمال شناسایی نشانه‌های حیات در داده‌های موجود یا مأموریت‌هایی مانند تلسکوپ جیمز وب، SETI و اروپا کلیپر بیشتر می‌شود؛ هرچند هنوز پاسخ قطعی به پرسش وجود حیات در کیهان ارائه نمی‌دهد.

پژوهش در ژورنال Nature Astronomy منتشر شده است.