این ماه قدرتمندترین کوپه فضایی ساخته شده خواهد شد دور مطالعه‌ی سیاره‌هایی را شروع کند که ستارگان دیگر می‌چرخند، فصلی در جست‌وجوی حیات فرازمینی دیجیتال خورد. شناسایی اتمسفر در منظومه‌ای ستاره‌های دیگر به‌اندازه‌ای کافی چشمگیر خواهد بود. بااین‌حال، حتی این فرصت کمی کوچک وجود دارد که یکی از این اتمسفرها حاوی عناصری باشد که به‌عنوان اثر زیستی یا به‌عبارت بهتر، اطلاعاتی از حیات می‌شود.

به گزارش نیویورک تایمز، مگان منسفیلددر دانشگاه آریزونا، باور می‌کند که می‌توان سیاره‌هایی را پیدا کرد که احتمال می‌رود توانایی پشتیبانی از حیات را داشته باشند. بااین‌حال به‌گفته‌ی وی، یافتن این سیاره‌ها لزوماً معلوم‌معنی نیست که می‌توانم آن را شناسایی کنیم.

تابه‌امروز، زمین تنها سیاره در جهان باقی مانده است که می‌دانیم روی آن وجود دارد. اطلاعات تقریباً ۶۰ سال است که ارسال کاوشگر به مریخ هستند و هنوز حیاتی روی این سیاره پیدا نشده اند. بااین‌حال، احتمال دارد که حیات زیر سطح سیاره‌ی سرخ پنهان شده باشد یا بتواند آن را روی قمر مشتری یا زحل پیدا کند. برخی از دانشمندان گمان می‌کنند که حتی زهره با وجود اتمسفر بسیار داغِ تشکیل‌شده از ابرهای دی‌اکسیدگوگرد، ممکن است خاستگاه موجودات ناهیدی باشد.

حتی اگر معلوم شود که زمین، تنها سیاره‌های دارای منظومه‌های شمسی هستند، بسیاری از منظومه‌های ستاره‌های جهان سیاره‌های به‌اصطلاح فراخورشیدی را در خود جای داده‌اند. در سال ۱۹۹۶، اخترشناسان سوئیسی اولین سیاره فراخورشیدی چرخان به دور ستاره‌ای خورشیدمانند را شناسایی کردند. بااینحال، معلوم شد که این جهان با نام ۵۱ پگاسوس بی یا دیمیدیوم از حیات را ندارد؛ زیرا غول گازی متورم و تری از مشتری با دمای بزرگ سوزان تقریباً هزار درجه سانتی‌گراد است.

در سالهای بعد، بیش از 5 هزار سیاره خورشیدی دیگر را یافتند. برخی از آن‌ها بسیار به زمین شباهت دارند. این یعنی تقریباً هم‌اندازه‌ای جهان ما هستند. اما به‌جای گاز از سنگ ساخته شده‌اند و در منطقه‌ای گلدی‌لاکس (کمربند حیات) به دور ستاره‌شان می‌چرخند. درمجموع، نه آن‌قدر نزدیک هستند که می‌شوند و نه آن‌قدر دور که یخ ببندند.

سیاره فراخورشیدی ۵۱ پگاسوس بی

تصویر هنری از سیاره فراخورشیدی ۵۱ پگاسوس بی، اولین جهان کشف‌شده در خارج از منظومه‌ای شمسی.

متأسفانه اندازه‌های نسبتاً کوچک این سیاره‌های فراخورشیدی مطالعه آن‌ها را بسیار سخت کرده است. اما تلسکوپ فضایی جیمز وب که کریسمس سال گذشته میلادی پرتاب شد، وضعیت را تغییر خواهد داد. این تلسکوپ قدرتمند مانند ذره‌بینی عمل می‌کند که با دقت بیشتر به این جهان‌ها نگاه می‌کند.

جیمز وب از زمان پرتاب از گویان فرانسه، تقریباً یک میلیون کیلومتر سفر کرده و به مدار خود پیرامون خورشید وارد شده است. در آن‌جا اسپری بزرگ از آینه‌ای 6.5 متری تلسکوپ دربرابر گرما یا نور خورشید و زمین محافظت می‌کند. جیمز وب در این تاریکی می‌تواند بارقه‌های ضعیف و دوردست نور را تشخیص دهد. ازجمله آن‌ها می‌توانند اطلاعات تازه‌ای درباره سیاره‌های خیلی دور فاش کنند.

دکتر منسفیلد می‌گوید جیمز وب اولین رصدخانه‌ی فضای بزرگ می‌شود که به‌منظور مطالعه‌ی مجموعه‌های فراخورشیدی طراحی شده است. مهندسان ناسا از خرداد ماه با تلسکوپ جیمز وب تصویربرداری از مجموعه‌های اجرا شده را شروع کرده‌اند و اولین تصاویر را ۲۱ تیر برای عموم مردم خواهند کرد.

اریک اسمیتدانشمند ارشد تلسکوپ فضای جیمز وب، می‌گوید سیاره‌های فراخورشیدی در اولین دسته از تصاویر ثبت‌شده با تلسکوپ می‌خواهند داشته باشند. از آن‌جاکه جیمز وب زمان نسبتاً کمی را صرف رصد سیاره‌های فراخورشیدی خواهد کرد، دکتر اسمیت نخستین تصاویر را نگاهی «سریع و تیره‌وتار» به قدرت تلسکوپ می‌داند.

این نگاه‌های سریع با مجموعه‌ای از مشاهده‌های طولانی‌تری که از ماه ژوئیه آغاز می‌شود، دنبال خواهد شد و تصویر بسیار واضحی از سیاره‌های فراخورشیدی خواهد داد. شماره گروه‌های اخترشناسی در حال حاضر برنامه‌ریزی برای بررسی هفت سیاره‌ای هستند که به دور ستاره‌ای تراپیست ۱ می‌چرخند. مشاهده‌های نشان قبلی داده شده است که این سیاره‌ها در کمربند واقع شده‌اند.

اولیویا لیمدانش‌آموخته‌ای دانشگاه مونترال، از چند روز پیش رصد سیاره‌های تراپیست ۱ را شروع کرده است. وی این منظومه را مکانی ایده آل برای جست‌وجوی آثار حیاتی در خارج از منظومه‌ای شمسی می‌داند. از آن‌جاکه تراست ۱ ستاره‌ای کوچک و خنک است، منطقه‌ای سکونت‌پذیرش درمقایسه‌با کمربند حیات منظومه‌ای شمسی خودمان به آن نزدیک‌تر است.

بنابراین، سیاره‌های بالقوه سکونت‌پذیر تراپیست ۱ فاصله‌ای نزدیک به دور ستاره می‌چرخند و چند روز طول می‌کشد تا مدارهایشان را تکمیل کنند. هربار که سیاره‌ها در مقابل تراپیست ۱ می‌گذرند، می‌توانند پرسشی ساده، اما سرنوشت‌ساز را بررسی کنند: آیا هیچ‌کدام از آن‌ها اتمسفر دارند؟

نیکول لوئیساخترشناس از دانشگاه کرنل می‌گوید: «اگر سیاره هوا ندارد، حتی در صورت قرار گرفتن در کمربند حیات سکونت‌پذیر نیست.» دکتر لوئیس و دیگر اخترشناسان از پیدانکردن اتمسفر در اطراف سیاره‌های تراپیست ۱ متعجب نخواهند شد. حتی اگر سیاره‌ها در زمان شکل‌گیری اتمسفر ایجاد شده بودند، احتمالاً از مدت‌ها پیش آن‌ها را با تابش فرابنفش و پرتو ایکس بمباران کرده است.

منظره یکی از سیاره های منظومه تراپیست ۱

تصویر هنری یکی از سیاره های منظومه تراپیست ۱.

دکتر منسفیلد می‌گوید:‌

احتمال دارد تابش‌ها تمام اتمسفر یک سیاره را پیش از این که حتی فرصتی برای تشکیل حیات داشته باشد، از بین ببرند. این اولین پرسشی است که در این جستجو می‌توان پاسخ داد: آیا این سیاره‌ها می‌توانند به‌مدت کافی اتمسفری داشته باشند که امکان شکل‌گیری حیات فراهم شود؟

سیاره‌ای که از مقابل تراپیست ۱ می‌گذرد، سایه‌ای ریز به‌وجود می‌آورد. اما سایه کوچکتر از آن است که تلسکوپی فضای مجازی آن را می بیند. درعوض، تلسکوپ افتی جزئی را در نور منتشر شده از ستاره می‌کند. جیکوب لاستیگ ایگر، اخترشناس و دانشجوی دوره‌ی پسادکتری در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز می‌گوید: «مانند این است که با چشمان بسته به خورشیدگرفتگی نگاه کنید. ممکن است احساس کنید که نور کم شده است.»

سیاره‌ای با اتمسفر ستاره‌ای پشت خود را به گونه‌ای متفاوت از سیاره‌های عریان کم‌نور می‌کند. مقداری از نور ستاره‌ مستقیم از اتمسفر می‌گذرد؛ اما گازها نور را در طول موج‌های خاص جذب می‌کنند. اگر اختراع‌شناسان فقط به نور ستاره در طول موج‌ها نگاه کنند، سیاره‌ای تراپیست ۱ به‌مراتب کم‌نورتر خواهد بود. تلسکوپی این مشاهدات از تراپیست ۱ را به زمین ارسال خواهد کرد و آنگاه به دکتر منسفیلد، ایمیلی می‌رساند که می‌گوید: «سلام، داده‌های شما دردسترس هستند».

نوری که از تراپیست ۱ می‌آید، به‌قدری ضعیف خواهد بود که آن زمان را می‌برد. دکتر اسمیت می‌گوید: «چشم شما عادت دارد که با میلیون‌ها فوتون در ضربه کند. اما تلسکوپ‌های فضایی در هر لحظه چند فوتون جمع‌آوری می‌کنند.»

پیش از این دکتر منسفیلد یا اخترشناسان همکارش سیاره‌های فراخورشیدی در حال گذر از مقابل تراپیست را تجزیه‌وتحلیل کنند، ابتدا باید تفاوت آن‌ها با نوسان‌های کوچک ایجاد شده با ابزارهای خود تلسکوپ را تشخیص دهند. دکتر منسفیلد می‌گوید:

حجم زیادی از کارهایی که واقعاً انجام می‌دهیم، مطمئن می‌شویم که هرچیز عجیبی است که می‌دهد، به‌دقت تصحیح می‌کنیم تا بتوانیم آن را خیلی ریز ببینیم.

دیدن آسمان های بیگانه

این احتمال وجود دارد که در پایان کارها، دکتر منسفیلد و همکارانش در اطراف یکی از سیاره‌های تراپیست ۱ اتمسفر پیدا کنند. اما این نتیجه به‌تنهایی ماهیت اتمسفر را نشان داد. اتمسفر ممکن است مانند نمونه‌ای از زمینی حاوی نیتروژن و یا بیشتر به اتمسفر سمی مملو از دی‌اکسیدکربن و اسیدهای سولفوریک زهره شبیه باشد. حتی احتمال دارد اتمسفر ترکیبی از عناصری باشد که قبلاً هرگز ندیده‌اند.

الکساندر راتکی، اخترشناس دانشگاه فنی دانمارک میگوید:

هیچ ایده ای نداریم که این اتمسفرها از چه چیز ساخته شده اند. ما تصورات و شبیه سازها و تمام اینها را داریم. اما واقعاً هیچ ایده‌ای نداریم. باید برویم و نگاه کنیم.

تلسکوپی جیمز وب ممکن است ثابت شود که برای تعیین اجزای خاص اتمسفر سیاره های فراخورشیدی به اندازه کافی قدرتمند است. زیرا هر نوع مولکول متفاوتی از طول‌های نور را جذب می‌کند.

بااین‌حال، این اکتشافات به آب‌وهوای حاکم بر سیاره‌های فراخورشیدی دارد. لایه ابرای روشن و بازتابنده از ها می‌تواند از ورود نور ستاره به اتمسفر سیاره‌ای فراخورشیدی جلوگیری کند و تمام تلاش‌ها برای یافتن هوای بیگانه را بی‌نتیجه بگذارد. دکتر راتکی می‌گوید: «تمایز بین اتمسفر دارای ابر با نبود اتمسفر واقعاً سخت است.»

مقاله مرتبط:

اگر آب‌وهوا همکاری کند، اخترشناسان به‌ویژه مشتاق هستند که دریابند آیا سیاره‌های فراخورشیدی در اتمسفر خود آب دارند یا خیر. دست‌کم روی زمین، آب نیازی برای حیات است. دکتر منسفد می‌گوید: «فکر می‌کنیم که احتمالاً این نقطه شروع مناسبی برای جست‌وجوی حیات خواهد بود.»

باوجوداین‌، اتمسفر پرآب لزوماً بدین‌معنی نیست که سیاره‌ای فراخورشیدی حیات دارد. برای اطمینان از زنده‌بودن سیاره، باید اثری از زیستی شامل یک مولکول یا ترکیبی از چندین مولکول را شناسایی کرد که به‌طور مستقیم زنده آن‌ها را ساخته‌اند.

هنوز بر سر این موضوع که اثر زیستی مطمئن چیست، در حال حاضر هستند. جوّ زمین در منظومه‌ای شمسی منحصربه‌فرد است؛ زیرا حجم زیادی از آن دارد که محصولات گیاهی و جلبک‌ها را انجام دهد. بااین‌حال، وقتی مولکول‌های آب در هوای شکافته می‌شوند، می‌توانند بدون کمک به حیات نیز بشوند. همچنین، متان می‌تواند فعالیت‌های میکروب‌های زنده یا آتشفشان‌ها باشد.

ساعت شمارش معکوس به زمان انتشار تصاویر جیمز وب

ساعت‌ها در رصدخانه‌ای در آریزونا نصب شده است که زمان باقیمانده به اولین مجموعه داده‌ها از تلسکوپی فضای جیمز وب را نشان می‌دهد.

این احتمال وجود دارد که قابلیت خاصی از گازها وجود داشته باشد که اثر زیستی واضحی ارائه دهد. توازنی که بدون کمک حیات نمی‌تواند حفظ شود. دکتر راتکی میگوید:

ما به سناریوهای بسیار مناسب برای یافتن این آثار زیستی نیاز داریم. نمی‌گویم امکان پذیر نیست؛ بلکه فقط فکر می کنم دور از ذهن است. باید بسیار خوش‌شانس باشد.

جاشوا کریسانسن توتوندانشمند سیاره‌ای در دانشگاه کالیفرنیا سانتاکروز، می‌گوید که چنین موفقیتی ممکن است مستلزم آن باشد که جیمز وب گذر مکر سیاره‌های را در مقابل تراپیست ۱ صدم رصد کند. او می‌گوید: «اگر کسی در پنج سال آینده بیاید بگوید بله ما با جیمز وب حیات را پیدا کرده‌ام، به این ادعای بسیار مشکوک خواهم بود.»

احتمال می‌رود تلسکوپ فضای جیمز وب به‌سادگی نمی‌تواند آثار زیستی را بیابد. برای این هدف، می‌توان برای نسل بعدی تلس‌های فضایی صبر کرد که بیش از یک دهه دیگر از راه می‌رسند. این تلسکوپ‌ها سیاره‌های فراخورشیدی را به همان شکلی می‌خوانند که مردم مریخ یا زهره را در آسمان شب رصد می‌کنند. یعنی به‌جای دیدن سیاره‌ها هنگام گذر از مقابل ستاره، نورهایی را رصد می‌کنند که از سیاره‌ها در فضای سیاه بازتابیده می‌شوند.