توانایی تلسکوپ جیمز وب برای جستجوی سرنخ هایی از حیات فرازمینی

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری آنا، به گزارش IA، اجزای سازنده زندگی در سراسر جهان پراکنده است. اگرچه زمین تنها مکان شناخته شده در جهان است که در آن حیات وجود دارد، شناسایی حیات فراتر از زمین هدف اصلی نجوم مدرن و علم سیاره‌شناسی است.

کریس ایمپتی، استاد برجسته نجوم در دانشگاه آریزونا، و دانیل آپای، استاد ستاره شناسی و علوم سیاره ای در دانشگاه آریزونا، مقاله ای را در مجله گفتگو: دانشمندان در حال مطالعه سیارات فراخورشیدی و اختر زیست شناسی، به لطف تلسکوپ های نسل بعدی مانند منتشر کردند. جیمز وب وب)، به زودی قادر به مطالعه ترکیب شیمیایی اتمسفر سیاراتی است که به دور ستارگان دیگر می چرخند. آنها امیدوارند که یک یا چند سیاره دارای امضای شیمیایی حیات باشند.

سیارات فراخورشیدی قابل سکونت

در منظومه شمسی که آب مایع وجود دارد، حیات می تواند وجود داشته باشد. مانند زیر سطح مریخ یا در اقیانوس های قمر مشتری معروف به “اروپا”. با این حال، جستجوی حیات در این مکان‌ها فوق‌العاده دشوار است، زیرا دسترسی به آن‌ها دشوار است و شناسایی حیات نیازمند ارسال یک کاوشگر برای بازگرداندن نمونه‌های فیزیکی است.

بسیاری از ستاره شناسان بر این باورند که حیات در سیاراتی که به دور ستارگان دیگر می چرخند امکان پذیر است و همچنین ممکن است ابتدا حیات در آنجا کشف شده باشد.

محاسبات نظری نشان می دهد که حدود 300 میلیون سیاره بالقوه قابل سکونت در کهکشان راه شیری و چندین سیاره قابل سکونت به اندازه زمین وجود دارد که تنها 30 سال نوری از زمین فاصله دارند و همسایگان کهکشانی انسان هستند. ستاره شناسان تاکنون بیش از 5000 سیاره فراخورشیدی از جمله صدها سیاره بالقوه قابل سکونت را با استفاده از روش های غیرمستقیم کشف کرده اند که چگونگی تأثیر یک سیاره بر ستاره نزدیک را بررسی می کند. این مطالعات می تواند اطلاعاتی در مورد جرم و اندازه یک سیاره فراخورشیدی به ستاره شناسان بدهد، اما اطلاعات زیادی در مورد آن ارائه نمی کند.

در جستجوی بیوپرینت

برای تشخیص حیات در یک سیاره دور، اخترزیست شناسان نور ستارگانی را که با سطح یا جو سیاره برهم کنش داشته اند، مطالعه می کنند. اگر اتمسفر یا سطح توسط حیات تغییر کرده باشد، نور ممکن است حاوی ردی به نام “زیست امضا” باشد.

  مهدی قائدی به پیشنهاد پرسپولیس پاسخ مثبت داد! - اندیشه معاصر

زمین در نیمه اول عمر خود جوی بدون اکسیژن داشت. حتی اگر میزبان زندگی ساده و تک سلولی بود. ردپای بیولوژیکی روی زمین در این دوره اولیه بسیار ضعیف بود. 2.4 میلیارد سال پیش زمانی که خانواده جدیدی از جلبک ها ظاهر شدند، این به طور چشمگیری تغییر کرد. جلبک ها از فرآیند فتوسنتز استفاده کردند که اکسیژن آزاد تولید کرد. اکسیژنی که از نظر شیمیایی به عنصر دیگری پیوند ندارد. از آن زمان اتمسفر غنی از اکسیژن زمین یک اثر زیستی قوی و به راحتی قابل تشخیص بر روی نوری که از آن عبور می کند به جای گذاشته است.

هنگامی که نور از سطح یک ماده منعکس می شود یا از یک گاز عبور می کند، طول موج های خاصی از نور بیشتر از سایرین توسط سطح گاز یا ماده جذب می شود. گرفتن انتخابی طول موج های نور به این دلیل است که اجسام رنگ های متفاوتی دارند. برگها سبز هستند زیرا کلروفیل در جذب نور در طول موجهای قرمز و آبی بسیار خوب است. هنگامی که نور به برگ ها برخورد می کند، طول موج های قرمز و آبی جذب شده و بیشتر نور سبز به چشمان ما باز می گردد.

الگوی نور از دست رفته با ترکیب خاصی از ماده ای که نور با آن تعامل دارد تعیین می شود. به همین دلیل، ستاره شناسان می توانند با بررسی رنگ خاص نوری که از یک سیاره می آید، درباره ترکیب جو یا سطح یک سیاره فراخورشیدی بیاموزند.

از این روش می توان برای تشخیص وجود برخی گازهای جوی مانند اکسیژن یا متان که با حیات مرتبط هستند استفاده کرد، زیرا این گازها آثار بسیار خاصی را در نور از خود به جای می گذارند. همچنین از این روش می توان برای تشخیص رنگ های عجیب در سطح یک سیاره استفاده کرد. به عنوان مثال، روی زمین، کلروفیل و سایر رنگدانه هایی که گیاهان و جلبک ها برای فتوسنتز استفاده می کنند، طول موج های خاصی از نور را جذب می کنند. این رنگدانه ها رنگ های خاصی تولید می کنند که با استفاده از دوربین حساس مادون قرمز قابل تشخیص هستند. اگر این رنگ را روی سطح یک سیاره دور منعکس کنید، ممکن است نشان دهنده وجود کلروفیل باشد.

  پاسخ مجیدی به درخواست نکونام - اندیشه معاصر

تلسکوپ های زمینی و فضایی

برای تشخیص این تغییرات ظریف در نوری که از یک سیاره فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت می آید، به یک تلسکوپ فوق العاده قدرتمند نیاز است. در حال حاضر، تنها تلسکوپی که قادر به چنین شاهکاری است، تلسکوپ فضایی جیمز وب است. جیمز وب، که حرفه علمی خود را در جولای 2022 آغاز کرد، در حال مطالعه طیف نوری سیاره فراخورشیدی غول پیکر گازی به نام WASP-96b است. این طیف نوری وجود آب و ابر را نشان داد، اما سیاره ای به بزرگی و داغی WASP-96b بعید است که دارای حیات باشد.

با این حال، داده های اولیه نشان می دهد که جیمز وب ممکن است بتواند نشانه های شیمیایی ضعیف را در نوری که از سیارات فراخورشیدی می آید، تشخیص دهد. در ماه های آینده، جیمز وب قرار است آینه خود را به سیاره ای بالقوه قابل سکونت به نام TRAPPIST-1e تبدیل کند که تقریباً به اندازه زمین است و فقط 39 سال نوری از ما فاصله دارد.

"جیمز وب" این ثابت کرد که اتمسفر سیارات فراخورشیدی را می توان برای یافتن حیات فرازمینی جستجو کرد

جیمز وب می‌تواند با مطالعه سیارات هنگام عبور از مقابل ستاره‌های میزبان خود و ثبت نور ستاره‌ای که در جو سیاره دیده می‌شود، به دنبال نشانه‌های حیات بگردد، اما جیمز وب برای جستجوی حیات طراحی نشده است. بنابراین، این تلسکوپ تنها قادر است تعدادی از نزدیکترین سیارات بالقوه قابل سکونت را از نزدیک بررسی کند. علاوه بر این، جیمز وب تنها می تواند تغییرات در سطوح دی اکسید کربن، متان و بخار آب در جو را تشخیص دهد. اگرچه ترکیب خاصی از این گازها ممکن است نشان دهنده حیات باشد، جیمز وب نتوانست وجود اکسیژن ترکیب نشده را که قوی ترین نشانه حیات در نظر گرفته می شود، تشخیص دهد.

  نوشیدن آب در دوران بارداری و شیردهی - یک ایده مدرن

مفاهیم پیشرو برای تلسکوپ های فضایی آینده و حتی قدرتمندتر شامل طرح هایی برای متوقف کردن نور درخشان ستاره میزبان سیاره و نمایش نور منعکس شده از سیاره است. این ایده شبیه به استفاده از دست برای جلوگیری از نور خورشید برای دیدن بهتر چیزی در دوردست است. تلسکوپ های فضایی آینده می توانند از فضاپیماهای بزرگ بیرونی و چتر مانند برای این کار استفاده کنند. هنگامی که نور ستاره مسدود می شود، مطالعه نور ساطع شده از سیاره بسیار آسان تر است.

علاوه بر این، سه تلسکوپ بزرگ زمینی در دست ساخت هستند که می‌توانند به جستجوی امضاهای زیستی بپردازند. «تلسکوپ غول پیکر ماژلان»، «تلسکوپ سی متری» و «تلسکوپ فوق العاده بزرگ اروپایی». همه این تلسکوپ‌های زمینی بسیار قدرتمند هستند و ممکن است بتوانند اتمسفر نزدیک‌ترین سیارات را برای یافتن اکسیژن بررسی کنند.

"جیمز وب" این ثابت کرد که اتمسفر سیارات فراخورشیدی را می توان برای یافتن حیات فرازمینی جستجو کرد

زیست شناسی یا زمین شناسی؟

حتی با قوی‌ترین تلسکوپ‌ها در دهه‌های آینده، اختر زیست‌شناسان تنها می‌توانند نشانه‌های زیستی قوی تولید شده توسط جهان‌هایی را که به طور کامل توسط حیات تغییر شکل داده‌اند، تشخیص دهند.

بیشتر گازهای آزاد شده توسط حیات روی زمین نیز ممکن است توسط فرآیندهای غیر بیولوژیکی تولید شوند. هم گاوها و هم آتشفشان ها متان ساطع می کنند. فتوسنتز هنگامی که مولکول های آب را به اکسیژن و هیدروژن تقسیم می کند، اکسیژن و نور خورشید را نیز تولید می کند. اخترشناسان ممکن است هنگام جستجوی زندگی دوردست، نکات مثبت کاذب را نیز بیابند. برای کمک به رد موارد مثبت کاذب، اخترشناسان باید این سیاره را به خوبی درک کنند تا بدانند که آیا فرآیندهای زمین‌شناسی یا جوی آن ممکن است اثری بیولوژیکی نشان دهد.

نسل بعدی تحقیقات سیارات فراخورشیدی ممکن است شواهد قانع کننده ای برای وجود حیات ارائه دهد. اولین داده‌های منتشر شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب، نگاهی اجمالی به پیشرفت هیجان‌انگیز آینده را به ما می‌دهد.

این تحقیق در مجله “The Conversation” منتشر شده است.

انتهای پیام/

دیدگاهتان را بنویسید