در جو سیارات خالی از حیات می‌توان اکسیژن یافت؟
- ایسنا به نقل از ادونس نوشت: در طول دهه‌های گذشته، تجزیه و تحلیل ما از سیارات فراخورشیدی پیچیده‌تر شده است و علت آن پیشرفت تلسکوپ‌هایی است که به ستاره‌شناسان امکان بررسی ترکیبات شیمیایی جو سیارات را با استفاده از طیف نوری منتشر شده از آن‌ها می‌دهد.
در این زمینه دانشمندان برای دسته‌بندی سیارات دارای حیات از یک مدل مشابه زمین استفاده می‌کنند که در آن اکسیژن به عنوان یک شاخص تعیین کننده حیات وجود دارد. با این حال طبق گفته‌ی برخی از متخصصان این روش بسیار ساده است و دو مشکل دارد. آیا حیات فرازمینی وابسته به جو دارای اکسیژن است؟ و آیا اکسیژن می‌تواند وجود حیات را تضمین کند؟
در مقاله‌ای که به تازگی در مجله‌ی"AGU Advances" به چاپ رسیده، گروهی از محققان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز (Santa Cruz) استدلال می‌کنند که جستجوی حیات تنها با در نظر گرفتن اکسیژن می‌تواند باعث ایجاد نتایج مثبت کاذب شود، زیرا یک سیاره‌ی سنگی بدون حیات می‌تواند به راه‌های مختلف تکامل یافته و اکسیژن غیرزیستی ایجاد کند.
جاناتان فورتنی (Jonathan Fortney)، استاد ستاره‌شناسی و اخترفیزیک و مدیر آزمایشگاه "جهان‌های دیگر" در دانشگاه کالیفرنیا، سانتاکروز می‌گوید: در مورد اینکه آیا اکسیژن به تنهایی برای تشخیص حیات کافی است بحث زیادی انجام شده است. این مقاله بیان می‌کند که باید در مورد مکانی که اکسیژن در آن کشف شده اطلاعات دیگری نیز داشته باشیم. چه مولکول‌های دیگری در آن وجود دارند و چه مولکول‌هایی وجود ندارند؟ این مولکول‌ها چه اطلاعاتی درباره‌ی تکامل سیاره به ما می‌دهند؟
مطالعات جدید براساس یک مدل کامپیوتری دقیق انجام شده است که تکامل سیارات از زمان مذاب بودن را شبیه‌سازی می‌کند. مدل‌های قبلی تنها بر روی فرایند‌های جوی تمرکز داشتند، اما این مدل جدید، سیر تکاملی فرایند‌های ژئوشیمیایی و حرارتی که در پوسته و گوشته رخ داده است و نحوه‌ی تعامل آن‌ها با جو را در نظر می‌گیرد.
محققان با تغییر ترکیبات عناصر فراری که در سیاره‌ی وجود داشتند مانند آب، مونوکسید کربن، هیدروژن و دی‌اکسید کربن به انواع مختلفی از جو دست یافتند که ترکیبات برخی از آن‌ها منجر به فراوانی اکسیژن شد، اما این اکسیژن منشا زمین‌شناختی داشت و منشا زیستی نداشت.
محققان دریافتند که بعید است سیاره‌ای با اندازه و ترکیبات جوی مشابه زمین در منطقه‌ی قابل سکونت کهکشان بتواند اکسیژن غیر زیستی تولید کند. زیرا فرایند‌های ژئوشیمیایی مانند ذوب شدن سنگ‌ها و همچنین واکنش میان اکسیژن و سایر مولکول‌های فرار موجود در پوسته باعث مصرف اکسیژن می‌شوند.
جوشوا کریسانسن-توتون (Joshua Krissansen-Totton) نویسنده‌ی این مقاله می‌گوید: اگر یک مدل از زمین بسازید هر بار به یک نتیجه یکسان خواهید رسید، جو زمین بدون وجود حیات، اکسیژن نخواهد داشت.
اما اگر سیاره‌ای مشابه زمین تکاملش را با میزان آب بیشتر و اقیانوس‌های عمیق‌تر آغاز کند، وجود این اقیانوس‌ها فشار بر روی پوسته‌ی زمین را بیشتر خواهد کرد که باعث توقف فرایند‌های طبیعی زمین‌شناسی می‌شود و در نتیجه اکسیژن کمتری مصرف خواهد شد.
اما اگر برعکس این موضوع در سیاره‌ای اتفاق بیفتد و این سیاره تکاملش را با آب کمتری آغاز کند سطح ماگمایی آن به سرعت یخ می‌زند در حالی که آب درون اتمسفر وجود دارد. این "اتمسفر بخار" آب کافی درون جو دارد و به اکسیژن امکان تجمع می‌دهد. کریسانسن-توتون می‌گوید: توالی معمول این است که سطح مذاب همزمان با تشکیل اقیانوس‌ها سرد شود. اما اگر اتمسفر دارای بخار آب پس از سخت شدن سطح سیاره باقی بماند میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا اکسیژن بیشتر شود، زیرا تراکم آب در بخش بالایی جو بسیار است و سطح مذابی برای مصرف اکسیژن وجود ندارد.
این مثال‌ها که با مدل‌سازی کامپیوتری ایجاد شده‌اند اهمیت ساخت تلسکوپ‌های بهتر برای یافتن شواهد بیشتر را نشان می‌دهند تا ستاره‌شناسان بتوانند نتایج مثبت کاذب را تشخیص دهند.
کریسانسن-توتون می‌گوید: ما تلاش کردیم مشخص کنیم که تلسکوپ برای تشخیص اکسیژن زیستی از غیر زیستی به چه چیزی نیاز دارد. این موضوع کارامد است، زیرا نشان می‌دهد که اگرچه امکان وجود اکسیژن بدون حضور حیات وجود دارد، اما با مشاهدات دیگر می‌توان این نتایج مثبت کاذب را از نتایج واقعی تمیز داد.
این مثال‌ها بر روی این موضوع تاکید می‌کنند که هیچ مشاهده‌ی واحدی، از جمله تشخیص اکسیژن در جو سیاراتی که به دور ستاره‌هایی مانند خورشید می‌چرخند نمی‌تواند منحصرا نشانه‌ای از حیات باشد و اگر می‌خواهیم وجود حیات در سیارات خارج از منظومه‌ی شمسی را به طور دقیق بررسی کنیم، باید برای ساخت تلسکوپ‌های نسل بعدی این موضوع را در نظر داشته باشیم.