کشف حیات در سایر کهکشان‌ها امکان‌پذیر است؟
- روزنامه جام جم نوشت: نتایج پژوهش جدیدی که به‌تازگی در نشریه «مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا (PNAS) منتشر شده، نشان می‌دهد طی دو دهه آینده، در بیش از صد هزار سیاره حاضر در کهکشان راه شیری شواهدی از حیات کشف خواهد شد.
این پژوهش را گروهی از دانشمندان موسسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان سوئیس به سرپرستی کلادیو گریمالدی و دانشگاه رم تور-ورگاتا به سرپرستی آمادئو بالبی و محققان مرکز پژوهش‌ها و مطالعات انریکو فرمی ایتالیا انجام داده‌اند. موضوع کشف حیات در سایر سیاره‌ها از موضوعات مورد علاقه دانشمندان و مردم در یک قرن اخیر به‌شمار می‌رود. از این‌رو، در گفتگو با کلادیو گریمالدی (Claudio Grimaldi) به ابعاد مختلف این یافته و چگونگی دستیابی به این نتایج می‌پردازید.
برخلاف آنچه احتمالا تصور می‌کنید، یافته‌های پژوهش دانشمندان ایتالیایی و سوئیسی از رصد‌های مستقیم فضایی به‌دست نیامده است. بلکه این پژوهشگران از مدل آماری بیزی (Bayesian statistics) استفاده کرده‌اند که مدتی است در بحث جست‌وجوی حیات فرازمینی به‌کار گرفته می‌شود. مدل آماری بیزی در حوزه اخترشناسی، روشی برای یکپارچه کردن عقاید مختلف جاری در جامعه اخترشناسی است که به‌طور کلی بین دو دسته از افراد خوشبین یعنی کسانی که معتقدند عالم و به‌خصوص کهکشان راه شیری مملو از حیات است و افراد بدبین، یعنی کسانی که باور دارند در ماورای زمین هیچ موجود زنده‌ای نیست، تقسیم می‌شود.
کلادیو گریمالدی در این‌خصوص می‌گوید: «آمار بیزی به ما امکان می‌دهد برپایه فرضیه‌های اولیه و فیلتر کردن آن با استفاده از داده‌ها (یا شواهدی) که از طریق رصد‌ها جمع‌آوری می‌شود، احتمالات درست را استنباط کنیم. در مقاله آماری بیزی خواستیم احتمالات تعداد سیارات میزبان حیات را در کهکشان راه شیری از سه فرضیه اولیه پیدا کنیم: فرضیه ندانم‌گرایی، فرضیه بدبین‌گرایی و فرضیه خوشبین‌گرایی. سپس با در نظر گرفتن احتمالات مربوط به شواهدی که می‌تواند در دهه‌های آینده از طریق بررسی نور تابیده از ستاره‌ای به جو سیارات پیرامونش به‌دست آید، این ارزیابی آماری را در مورد هر سه فرضیه انجام دادیم.
این شواهد محتمل در عمل دو دسته‌اند: یا هیچ‌چیز را که بتوان برپایه آن به فرآیند‌های زیستی فکر کرد پیدا نمی‌کنیم یا این‌که یک یا چند سیاره فراخورشیدی را کشف خواهیم کرد که در جو آن‌ها ردی از فعالیت زیستی مشاهده می‌شود.»
امضای زیستی
۲۵ سال از زمان کشف نخستین سیاره فراخورشیدی می‌گذرد و تاکنون حدود ۴۳۰۰ سیاره خارج از منظومه خورشیدی کشف شده که از این تعداد حدود ۲۰۰ سیاره از نوع سیارههای زمین‌مانند یا سیارههای سنگی در ابعاد مشابه سیاره زمین هستند. تجزیه و تحلیل جو این سیاره‌ها، نوعی توانایی علمی است که هنوز به توسعه فناوری‌های جدید نیازمند است. اما این شیوه بررسی به انسان امکان می‌دهد که طی ده یا ۲۰ سال آینده پژوهش‌های دقیقی را روی «امضای زیستی» (biosignatures) جو سیارههای فراخورشیدی انجام دهد.
برای مثال ماموریت‌هایی مانند «چیاپس» (ماهواره توصیف‌گر سیارههای فراخورشیدی) که از دی/ دسامبر سال گذشته فعالیت می‌کند یا تلسکوپ فضایی جیمز‌وب که پرتاب آن برای مهر ۱۴۰۱/ اکتبر ۲۰۲۱ پیش‌بینی شده است، از‌جمله فناوری‌هایی است که در سال‌های آینده می‌تواند به کشف امضای زیستی در جو سیارههای فراخورشیدی کمک کند.
گریمالدی در این‌خصوص می‌گوید: «سیارههای نامزد، یعنی آن‌هایی که فکر می‌کنیم بیشترین احتمال میزبانی حیات را دارند، همان سیارههای سنگی هستند که ابعاد قابل قیاس با ابعاد زمین دارند و در منطقه حیات پیرامون ستاره خودشان در گردشند. منطقه حیات یا کمربند حیات ستاره به فاصله‌ای از هر ستاره گفته می‌شود که در آن، فشار جو سیاره به‌حدی است که شرایط حضور آب مایع در سطح آن فراهم می‌شود. در اینجا منظور از امضای زیستی، شواهدی است که نشان می‌دهد جو سیاره برای حضور فعالیت‌های زیستی تغییر کرده است. برای مثال، اکسیژن حاضر در جو سیاره ما حاصل فرآیند فتوسنتزی بعضی از جانداران و از جمله گیاهان است.»
کشف حیات در سایر کهکشان‌ها امکان‌پذیر است؟
دانشمندان با ارزیابی نسبت میان بخشی از راه شیری که د‌رواقع قادر به کاوش در آن هستیم و ابعاد کلی این کهکشان، به عدد صد هزار سیاره با احتمال داشتن حیات دست یافته‌اند. به‌این‌ترتیب، حتی اگر فقط یک امضای زیستی واحد در بخش متوسطی از کهکشان پیدا کنیم و قادر باشیم آن را بررسی کنیم و زیر نظر بگیریم، باید تصور کنیم شمار سیارههای میزبان اشکالی از حیات در سایر نقاط راه شیری بسیار بالاست.
اما در اینجا این سوال مطرح می‌شود که آیا با توجه به دانش کنونی بشر فقط باید به جست‌وجوی حیات در راه شیری که دست‌کم وجود یک سیاره دارای حیات (سیاره زمین) در آن به اثبات رسیده است، اکتفا کند یا این پژوهش در سایر کهکشان‌ها را هم می‌تواند شامل شود؟
کلادیو گریمالدی در این‌خصوص توضیح می‌دهد: «تلسکوپ‌های آینده خواهد توانست فقط سیارههای فراخورشیدی نزدیک به منظومه خورشیدی یعنی یا تا شعاع چند ده سال نوری را کاوش کند. از آنجا که پژوهش ما برپایه نتایج محتمل این کاوش‌هاست، بنابراین در حال حاضر فقط می‌توانیم درباره فراوانی سیارههای میزبان حیات در راه شیری شاخص‌هایی را ارائه دهیم.»
به هر رو، حتی اگر فناوری‌های بشر فعلا امکان جست‌وجوی حیات در سایر کهکشان‌ها را نداشته باشد، اما باتوجه به عمر عالم که حدود ۸/۱۳ میلیارد سال از آن می‌گذرد و همچنین کشف کهکشان‌هایی در فاصله بیش از ۱۲ میلیارد سال نوری از زمین نمی‌توان فرضیه حضور اشکالی از حیات یا امضای زیستی را در سیارههای این کهکشان غیرمتحمل دانست.
حتی می‌توان گفت که شاید در سیاره‌ای احتمالی، در کهکشانی بسیار دور از ما، زمانی حیات وجود داشته است. هرچند امروز دیگر آن شکل از حیات در آن سیاره وجود ندارد، اما شاید هنوز قابل کشف باشد. پس می‌توان انتظار داشت روزگاری این شکل از حیات را کشف کنیم. حال اگر این اتفاق رخ دهد، آیا باید این حیات را به‌عنوان حیاتی ناپدیدشده درنظر بگیریم یا حیاتی که همچنان موجودیت دارد؟
گریمالدی در پاسخ این سوال می‌گوید: «این مسأله به فاصله آن سیاره از زمین بستگی دارد. همان‌طور که پیشتر گفتم طی دو یا سه دهه آینده، تلسکوپ‌های فضایی یا زمینی فقط امکان جست‌وجوی امضای زیستی تا فاصله چند ده سال نوری از زمین را دارد. امضا‌های زیستی با رصد نور (جذب‌شده یا تابیده) که از سیاره‌ای فراخورشیدی به این تلسکوپ‌ها می‌رسد جست‌وجو خواهد شد. پس اگر بتوانیم امضایی زیستی را کشف کنیم، این کار را از راه بررسی فوتون‌هایی که از سیاره‌هایی که حداکثر از فاصله چند ده سال نوری به ما می‌رسد و حامل رد زیستی است، انجام می‌دهیم. اگر حیاتی چند دهه قبل وجود داشته که اکنون نورش به ما رسیده، پس می‌توانیم نتیجه بگیریم که آن حیات احتمالی هنوز هم وجود دارد؛ درست همان‌طور که حیات از بیش از سه میلیارد سال قبل روی زمین وجود دارد. اما فعلا نمی‌توانیم حیاتمندی سیارههای کهکشان‌های دیگر را ارزیابی کنیم.»
در جست‌وجوی حیات تک‌سلولی یا تمدن‌های هوشمند فرازمینی؟
هرگاه دانشمندان از صد‌ها هزار اشکال حیات صحبت کرده‌اند، همواره بر این نکته تاکید داشته‌اند که نباید فقط تمدن‌های قابل قیاس با حیات روی زمین را تصور کنیم. در واقع، به اعتقاد تمام دانشمندانی که طی دهه‌های اخیر در حوزه جست‌وجوی حیات فرازمینی فعالیت کرده‌اند، به‌اتفاق بر این نکته صحه گذاشته‌اند که احتمال کشف حیات تک‌سلولی در بیشتر موارد بسیار بالاتر از کشف حیات پیچیده است. اما با وجود تمام این تاکید‌ها هنوز هم وقتی دانشمندان از حیات در سیارههای فراخورشیدی صحبت می‌کنند، مردم ترجیح می‌دهند این سخنان را به‌عنوان شواهدی دال بر وجود تمدن‌های هوشمند فرازمینی درنظر بگیرند.
به‌دلیل همین سطح بالای علاقه‌مندی به تمدن‌های بیگانه و درک این حقیقت که ما دوست نداریم تنها ساکنان کهکشان راه شیری باشیم، برخی اخترشناسان با توسعه شاخه اخترزیست‌شناسی از اواخر قرن بیستم بر این موضوع تمرکز کردند.
به‌ویژه کارل سیگن با بنیان‌نهادن برنامه «جست‌وجو برای هوش فرازمینی» (SETI) و همچنین قرار دادن صفحه طلایی محتوی پیام‌های صلح و دوستی زمین به ساکنان احتمالی سایر سیارههای راه شیری در دو فضاپیمای ویجر ۱ و ویجر ۲ در سه دهه آخر قرن بیستم، تلاش‌های بسیاری در این زمینه انجام داد.
اما گذشته از این فعالیت‌ها که بیشتر با امید برای ایجاد تماس با تمدن‌های احتمالی فرازمینی بود، تیرماه امسال گروهی از دانشمندان دانشگاه ناتینگهام که نتایج یافته‌هایشان را در «نشریه اخترفیزیک» (The Astrophysical Jounal) منتشر کردند باتوجه به این مسأله که بیش از سه میلیارد سال قبل حیات در زمین از حیات تک‌سلولی تشکیل شد و سپس حیات پیچیده از آن به‌وجود آمد، نتیجه گرفتند که اگر سیاره‌ای در دوره‌ای مشابه با دوره تشکیل زمین در حدود ۵/۴ میلیارد سال قبل در فاصله‌ای مشابه فاصله زمین تا خورشید، پیرامون ستاره‌ای تشکیل شده باشد (یعنی در فاصله‌ای که شرایط برای تشکیل فراوان آب مایع در سطح آن سیاره و جو غنی از اکسیژن و سایر شرایط فیزیکی/شیمیایی که تشکیل حیات را ممکن می‌کنند)، می‌توان انتظار داشت که حیات پیچیده داشته باشد که دست‌کم ۳۰ سیاره دیگر با این مشخصات در کهکشان راه شیری وجود دارد.
کلادیو گریمالدی در این‌باره می‌گوید: «نوع تحلیل‌هایی که در این زمینه انجام خواهد شد، تلاش خواهد کرد تا تعیین کند که آیا گاز‌هایی که جو سیارههای فراخورشیدی را تشکیل می‌دهند، ردی از ترکیبات مرتبط با فعالیت‌های زیستی را در خودشان دارند یا خیر. همچنین می‌توان ترکیبات شیمیایی را مشاهده کرد که ممکن است منشأ فعالیت‌های مربوط به فناوری (مثلا آثار آلودگی) باشد. به‌طور حتم اگر سیاره‌ای کشف شود که فعالیت زیستی را نشان دهد، تلسکوپ‌های رادیویی بلافاصله برای جست‌وجوی این‌که آیا امواج رادیویی از آن گسیل می‌شود یا نه، روی آن متمرکز می‌شود. به این ترتیب می‌تواند حضور اشکالی از حیات هوشمند و مبتنی‌بر فناوری را هم نشان دهد.»
جست‌وجوی حیات فرازمینی مبحثی آلوده به شبه‌علم
باوجود تلاش‌هایی که دانشمندان برای توسعه فناوری‌هایی انجام می‌دهند که در چند دهه آینده احتمال کشف حیات را در سیارات فراخورشیدی میسر می‌کند، نباید فراموش کرد که «حیات فرازمینی» از آن دست مباحث علمی است که شاید بیش‌از هر موضوع علمی دیگری به فرضیات شبه‌علم و نظریه توطئه آلوده شده است.
بسیاری از این فرضیات شبه‌علمی برآمده از سوء‌استفاده‌ها و سوء‌برداشت‌ها از بعضی از فرضیات علمی و کتاب‌های ترویج علمی است که دانشمندان در این حوزه منتشر کرده‌اند (برای مثال کتاب «حیات هوشمند در عالم» نوشته کارل سیگان و یوزف شکلوفسکی).
گریمالدی درباره وظیفه دانشمندان مروج اخترشناسی برای رفع فرضیه‌های شبه‌علم و جلوگیری از توسعه نظریه توطئه در این حوزه می‌گوید: «بسیار مهم است که دانشمندان نتایج کشف‌هایشان را به‌روشی دقیق و بی‌نقص و بدون افزودن تفسیر‌ها یا نتیجه‌گیری‌های غیرقابل اثبات در اختیار مردم قرار دهند و مردم را به این درک روشن برسانند که همیشه حاشیه‌ای برای عدم قطعیت وجود دارد، همین مسأله درمورد روزنامه‌نگاران علم هم صادق است.»