آيا در اين سياره ي فراخورشيدي حيات وجود دارد ؟
نويسنده: ري ويلارد
ترجمه: شادي حامدي آزاد
ترجمه: شادي حامدي آزاد
فقط 10 سال نوري دورتر از زمين، ستاره ي خورشيد مانند اپسيلون – نهر داراي منظومه اي سياره اي است که شايد ميزبان بذرهاي حيات باشد.
آيا ممکن است مراحل آغازين حيات بر سياره اي در فاصله ي فقط 10 سال نوري از زمين در حال رخ دادن باشند؟ اخترشناساني که در جست وجوي دنياهاي جديد ميزبان حيات بودند، منظومه اي سياره اي به دور ستاره ي خورشيد گون اپسيلون – نهر يافتند که شرايطي بسيار هيجان انگيز دارد . وجود قمرهاي احتمالي به دور اين سياره ي فراخورشيدي، که در محدوده ي سکونت پذير ستاره ي مادرش در گردش است، آن را شايسته ي نگاهي دقيق تر کرده است.
در سال 1960/1339 اخترشناس آمريکايي فرانک در جست و جويي به دنبال هوشمندان فرازميني ، ستاره ي اپسيلون – نهر را هدف قرار داد در يک تلسکوپ راديويي 40 فوتي (12 متري) گرين بنک را به سوي اين ستاره نشانه رفت و براي شنيدن علائمي از حيات هوشمند احتمالي بر سياره اي به دور اين ستاره گوش تيز کرد .
در آن زمان، اخترشناسان نمي دانستند که سن اين ستاره فقط 800 ميليون سال است؛ که با توجه به سرعت تحولات زيستي روي زمين، اين ستاره جوان تر از آن است که حيات هوشمند بتواند در اطراف آن پا بگيرد. (زماني که خورشيد ما 800 ميليون ساله بوده است احتمالا نخستين ريز موجودات زنده ي ابتدايي آغاز به زندگي روي زمين جوان کردند.)
سال 1998/1377 بود که اخترشناسان سياره ي گازي غول پيگري (به نام اپسيلون – نهر b) را در مداري به دور اين ستاره يافتند. آنچه اميدبخش است اين که حيات مي توانسته بر قمري جوان و نسبتا پرجرم، مانند تيتان، به دور اين سياره شکل گرفته باشد؛ احتمالي که محرکي براي اختر زيست شناسان امروز به حساب مي آيد .
اما اندازه گيري سرعت شعاعي به دانشمندان فقط امکان تعيين حد پايين براي جرم سياره را مي داد . افزون بر اين، برخي دانشمندان اساساً به وجود اين سياره شک داشتند. از آن جايي که اپسيلون – نهر ستاره اي جوان و فعال است، شايد اين کشش گرانشي، که حاصل وجود سياره اي در مدار فرض شده است، در عوض ناشي از حرکات گاز در سطح خود ستاره باشد.
رصدهاي جديدتر با تلسکوپ فضايي هابل، که فريتز بنديکت و باربارا مک آرتور از رصد خانه ي مک دانلد انجام داده اند، جرم دقيقي را براي سياره به دست داده است. هابل ميزان جا به جايي اندک در حرکت ستاره به سبب وجود سياره را اندازه گيري کرد. ترکيب آن با اندازه گيري هاي لرزش ستاره، که از روي زمين انجام شده است، نشان مي دهد که مدار سياره نسبت به زمين 30 درجه تمايل دارد. ترکيب داده هاي تلسکوپ هاي زميني و هابل اندازه ي دقيقي براي جرم سياره به دست مي دهد -1/5 برابر جرم مشتري – و نخستين تخمين ها ، مربوط به سال 2000/1379 را تأييد مي کند. اپسيلون – نهر b واقعي است و کوچکتر و سبک تر از آن است که کوتوله ي قهوه اي باشد. کوتوله هاي قهوه اي دست کم 12 برابر مشتري جرم دارند .
رصدهاي هابل نشان مي دهد که مدار اين سياره در همان صفحه اي قرار دارد که حلقه ي عظيمي از غبار به دور ستاره ي اپسيلون – نهر در گردش است . اين موضوع تأييد کننده ي اين تصور است که سيارات از قرص هاي غبار اطراف ستاره ي نوزاد پديد مي آيد.
هرچند، قمرهاي سکونت پذير ممکن است به گرد سياره ي اپسيلون – نهر b در گردش باشند . در سال 2006/1385 ، رابين کناپ و ويليام وارد ، از مؤسسه ي تحقيقات جنوب غربي در بولدر کلرادو ، پژوهش هايي را منتشر کردند که نشان مي داد سيارات مشتري گون قمرهاي فراواني دارند. شبيه سازي آن ها رشد قمرهايي را نمونه قرار داده بود که درون قرص هاي غبر و گاز توليد شده طي آخرين مراحل رشد سياره ي غول گازي شکل گرفته بودند. شبيه سازي ها و ويژگي هاي ابتدايي سامانه ي قمرهاي مشتري و زحل را باز توليد کرده بودند .
کناپ و وارد به اين نتيجه رسيدند که قمرها طي تعادلي ميان دو فرايند رشد مي کنند. نخست جرياني از مواد، گاز و ذرات کوچک را به قرصي در اطراف سياره ي گازي مي افزايند. قمرها درون اين قرص ها رشد مي کنند.
بعد قمرها به سبب بر هم کنش هاي گرانشي و کششي با قرص، با حرکتي مارپيچ به درون سياره مي روند. اين دو فرايند، از لحاظ کل ميزان ماده ي موجود براي ساخت قمرها، به تعادل مي رسند. شبيه سازي آن ها نشان مي دهد که اگر بيشتر جرم ماده ي موجود به يک جسم تبديل شود ، قمري به اندازه ي سياره ي مريخ ممکن است در اطراف سياره اي به جرم مشتري شکل بگيرد .
آنچه جالب است اين که دو غول گازي بزرگ منظومه ي شمسي خانواده اي از قمرهاي متنوع از نظر ترکيبات شيميايي و ساختار زمين شناختي دارند. از يک سو قمر آتشفشاني مشتري، يو، و نيز اروپا با اقيانوسي از آب زير سطحش را داريم و از سويي ديگر بزرگترين قمر زحل، تيتان، را با جو غليظ و پر از مواد آلي داريم. چهار قمر گاليله اي مشتري و قمر سياره جثه ي زحل با هم تفاوت هاي عمده اي دارند. اما جرم کلي در هر سامانه ي قمري يکسان است؛ يک صدم يک درصد جرم سياره ي مادر.
تيتان دنيايي پويا با فرآيندهاي پيچيده ي زمين شناختي است. دهانه هاي برخوردي کم آن نشان مي دهد که احتمالا سطح اين کره به سبب فرايندهاي زمين مانند – همچون زمين ساخت صفحه اي، فرسايش، باد، و آتشفشان – نسبتاً جوان است. فضا پيماي کاسيني متعلق به ناسا از آتشفشاني به قطر 30 کيلومتر عکس برداري کرده است. کشش کشندي زحل ممکن است سبب فعال بودن اين آتشفشان باشد که مدام جو تيتان را پر از متان مي کند. دانشمند سياره شناس ، کيت نال، از مؤسسه ي علوم تلسکوپ فضايي در بالتيمور مي گويد: «تيتان "زمين دوم"» است . هر جا که پيچيدگي و انرژي مي يابيم مي خواهيم به دنبال حيات هم بگرديم.»
شايد برخوردهاي گاه و بي گاه دنباله دارها با تيتان موجب گرم شدن محلي برخي نواحي و موجب به راه افتادن واکنش هاي شيميايي مختصري شود که شايد پيش زمينه هاي ايجاد حيات باشند. اما مشکلي وجود دارد. تيتان، در فاصله ي 1/6 ميليارد کيلومتري از خورشيد ، مکاني يخ بندان با دماي تقريبي 180- درجه ي سانتي گراد است . بنابراين، بسياري از اخترشناسان تيتان را ، دست کم از نظر آن گونه حياتي که ما مي شناسيم ، دنياي «زيست پذير ناکام» مي دانند . هر چند اگر تيتان کمي به خورشيد نزديک تر بود ، شايد فوراني از حيات بر اين قمر زمين گون شکل مي گرفت (البته در بررسي هاي جديد ظاهراً گونه اي حيات متان خور بر تيتان کشف شده است .همين شماره ص؟ را ببينيد).
چنين فرايندهايي ممکن است روي هر جرم تيتان گوني به دور سياره ي اپسيلون – نهر b هم رخ بدهد . چنين دنيايي ، دست کم در بخشي از مدار 7 ساله اش به دور ستاره ، آب و هوايي گرم تر دارد. مدار بسيار خارج از مرکز يا کشيده ي سياره آن را تا فاصله ي زمين – خورشيد به ستاره اش نزديک و تا فاصله ي مشتري – خورشيد از ستاره اش دور مي کند .
به سبب مدار کشيده ي سياره ، قمرهاي آن داراي زمستان هاي طولاني و سرد و تابستان هاي کوتاه و گرم اند . همان طور اخترشناس آلماني ، يوهانس کپلر (1630-1571) ، 400 سال پيش نتيجه گرفت وقتي سياره در مدارش به ستاره نزديک باشد سريع تر و وقتي دور باشد کند تر حرکت مي کند .
البته ممکن است قمري بزرگ طي زمستان هاي طولاني اپسيلون – نهر b مکاني دنج و مناسب براي حيات باقي بماند. جوي ضخيم مي تواند حرارت را نگه دارد، به ويژه اگر شامل گازهاي گلخانه اي مانند دي اکسيد کربن و متان باشد. فعاليت هاي زمين حرارتي يا نيروهاي کشندي حاصل از گرانش سياره نيز ممکن است موجب پديد آمدن حرارت در اين قمر فراخورشيدي شوند. چنين چيزي درباره ي يو ، قمر مشتري ، و انسلادوس ، قمر زحل ، نيز صادق است . و تغييرات دما احتمالا نبايد بر حيات زيرزميني اين دنيا ، اگر اصلاً وجود داشته باشد، اثر بگذارد.
اپسيلون – نهر b انگيزه اي قوي براي اخترشناسان است تا تلسکوپ هايي بزرگ تر از پيش بسازند تا سياره را آشکار کنند و شايد حتي روزي قمرهايي نيز به دورآن بيابند. در آينده ي دور، اپسيلون – نهر b هدفي هيجان انگيز براي کاوش گر هاي فضايي خواهد بود تا به ملاقاتش بروند. شايد روزي کاوش گري روبوتيک، که به ابزاري هوشمند شبيه به نوزاد نوپا مجهز است، بتواند حتي بر سطح اپسيلون – نهر b فرود بيايد و با کنجکاوي به دنبال منشأ حيات بگردد.
منبع: ماهنامه نجوم شماره 199
آيا ممکن است مراحل آغازين حيات بر سياره اي در فاصله ي فقط 10 سال نوري از زمين در حال رخ دادن باشند؟ اخترشناساني که در جست وجوي دنياهاي جديد ميزبان حيات بودند، منظومه اي سياره اي به دور ستاره ي خورشيد گون اپسيلون – نهر يافتند که شرايطي بسيار هيجان انگيز دارد . وجود قمرهاي احتمالي به دور اين سياره ي فراخورشيدي، که در محدوده ي سکونت پذير ستاره ي مادرش در گردش است، آن را شايسته ي نگاهي دقيق تر کرده است.
در سال 1960/1339 اخترشناس آمريکايي فرانک در جست و جويي به دنبال هوشمندان فرازميني ، ستاره ي اپسيلون – نهر را هدف قرار داد در يک تلسکوپ راديويي 40 فوتي (12 متري) گرين بنک را به سوي اين ستاره نشانه رفت و براي شنيدن علائمي از حيات هوشمند احتمالي بر سياره اي به دور اين ستاره گوش تيز کرد .
در آن زمان، اخترشناسان نمي دانستند که سن اين ستاره فقط 800 ميليون سال است؛ که با توجه به سرعت تحولات زيستي روي زمين، اين ستاره جوان تر از آن است که حيات هوشمند بتواند در اطراف آن پا بگيرد. (زماني که خورشيد ما 800 ميليون ساله بوده است احتمالا نخستين ريز موجودات زنده ي ابتدايي آغاز به زندگي روي زمين جوان کردند.)
سال 1998/1377 بود که اخترشناسان سياره ي گازي غول پيگري (به نام اپسيلون – نهر b) را در مداري به دور اين ستاره يافتند. آنچه اميدبخش است اين که حيات مي توانسته بر قمري جوان و نسبتا پرجرم، مانند تيتان، به دور اين سياره شکل گرفته باشد؛ احتمالي که محرکي براي اختر زيست شناسان امروز به حساب مي آيد .
لرزشي خفيف
اما اندازه گيري سرعت شعاعي به دانشمندان فقط امکان تعيين حد پايين براي جرم سياره را مي داد . افزون بر اين، برخي دانشمندان اساساً به وجود اين سياره شک داشتند. از آن جايي که اپسيلون – نهر ستاره اي جوان و فعال است، شايد اين کشش گرانشي، که حاصل وجود سياره اي در مدار فرض شده است، در عوض ناشي از حرکات گاز در سطح خود ستاره باشد.
رصدهاي جديدتر با تلسکوپ فضايي هابل، که فريتز بنديکت و باربارا مک آرتور از رصد خانه ي مک دانلد انجام داده اند، جرم دقيقي را براي سياره به دست داده است. هابل ميزان جا به جايي اندک در حرکت ستاره به سبب وجود سياره را اندازه گيري کرد. ترکيب آن با اندازه گيري هاي لرزش ستاره، که از روي زمين انجام شده است، نشان مي دهد که مدار سياره نسبت به زمين 30 درجه تمايل دارد. ترکيب داده هاي تلسکوپ هاي زميني و هابل اندازه ي دقيقي براي جرم سياره به دست مي دهد -1/5 برابر جرم مشتري – و نخستين تخمين ها ، مربوط به سال 2000/1379 را تأييد مي کند. اپسيلون – نهر b واقعي است و کوچکتر و سبک تر از آن است که کوتوله ي قهوه اي باشد. کوتوله هاي قهوه اي دست کم 12 برابر مشتري جرم دارند .
رصدهاي هابل نشان مي دهد که مدار اين سياره در همان صفحه اي قرار دارد که حلقه ي عظيمي از غبار به دور ستاره ي اپسيلون – نهر در گردش است . اين موضوع تأييد کننده ي اين تصور است که سيارات از قرص هاي غبار اطراف ستاره ي نوزاد پديد مي آيد.
منزل گاه حيات؟
هرچند، قمرهاي سکونت پذير ممکن است به گرد سياره ي اپسيلون – نهر b در گردش باشند . در سال 2006/1385 ، رابين کناپ و ويليام وارد ، از مؤسسه ي تحقيقات جنوب غربي در بولدر کلرادو ، پژوهش هايي را منتشر کردند که نشان مي داد سيارات مشتري گون قمرهاي فراواني دارند. شبيه سازي آن ها رشد قمرهايي را نمونه قرار داده بود که درون قرص هاي غبر و گاز توليد شده طي آخرين مراحل رشد سياره ي غول گازي شکل گرفته بودند. شبيه سازي ها و ويژگي هاي ابتدايي سامانه ي قمرهاي مشتري و زحل را باز توليد کرده بودند .
کناپ و وارد به اين نتيجه رسيدند که قمرها طي تعادلي ميان دو فرايند رشد مي کنند. نخست جرياني از مواد، گاز و ذرات کوچک را به قرصي در اطراف سياره ي گازي مي افزايند. قمرها درون اين قرص ها رشد مي کنند.
بعد قمرها به سبب بر هم کنش هاي گرانشي و کششي با قرص، با حرکتي مارپيچ به درون سياره مي روند. اين دو فرايند، از لحاظ کل ميزان ماده ي موجود براي ساخت قمرها، به تعادل مي رسند. شبيه سازي آن ها نشان مي دهد که اگر بيشتر جرم ماده ي موجود به يک جسم تبديل شود ، قمري به اندازه ي سياره ي مريخ ممکن است در اطراف سياره اي به جرم مشتري شکل بگيرد .
آنچه جالب است اين که دو غول گازي بزرگ منظومه ي شمسي خانواده اي از قمرهاي متنوع از نظر ترکيبات شيميايي و ساختار زمين شناختي دارند. از يک سو قمر آتشفشاني مشتري، يو، و نيز اروپا با اقيانوسي از آب زير سطحش را داريم و از سويي ديگر بزرگترين قمر زحل، تيتان، را با جو غليظ و پر از مواد آلي داريم. چهار قمر گاليله اي مشتري و قمر سياره جثه ي زحل با هم تفاوت هاي عمده اي دارند. اما جرم کلي در هر سامانه ي قمري يکسان است؛ يک صدم يک درصد جرم سياره ي مادر.
تيتان زمين گون
تيتان دنيايي پويا با فرآيندهاي پيچيده ي زمين شناختي است. دهانه هاي برخوردي کم آن نشان مي دهد که احتمالا سطح اين کره به سبب فرايندهاي زمين مانند – همچون زمين ساخت صفحه اي، فرسايش، باد، و آتشفشان – نسبتاً جوان است. فضا پيماي کاسيني متعلق به ناسا از آتشفشاني به قطر 30 کيلومتر عکس برداري کرده است. کشش کشندي زحل ممکن است سبب فعال بودن اين آتشفشان باشد که مدام جو تيتان را پر از متان مي کند. دانشمند سياره شناس ، کيت نال، از مؤسسه ي علوم تلسکوپ فضايي در بالتيمور مي گويد: «تيتان "زمين دوم"» است . هر جا که پيچيدگي و انرژي مي يابيم مي خواهيم به دنبال حيات هم بگرديم.»
شايد برخوردهاي گاه و بي گاه دنباله دارها با تيتان موجب گرم شدن محلي برخي نواحي و موجب به راه افتادن واکنش هاي شيميايي مختصري شود که شايد پيش زمينه هاي ايجاد حيات باشند. اما مشکلي وجود دارد. تيتان، در فاصله ي 1/6 ميليارد کيلومتري از خورشيد ، مکاني يخ بندان با دماي تقريبي 180- درجه ي سانتي گراد است . بنابراين، بسياري از اخترشناسان تيتان را ، دست کم از نظر آن گونه حياتي که ما مي شناسيم ، دنياي «زيست پذير ناکام» مي دانند . هر چند اگر تيتان کمي به خورشيد نزديک تر بود ، شايد فوراني از حيات بر اين قمر زمين گون شکل مي گرفت (البته در بررسي هاي جديد ظاهراً گونه اي حيات متان خور بر تيتان کشف شده است .همين شماره ص؟ را ببينيد).
چنين فرايندهايي ممکن است روي هر جرم تيتان گوني به دور سياره ي اپسيلون – نهر b هم رخ بدهد . چنين دنيايي ، دست کم در بخشي از مدار 7 ساله اش به دور ستاره ، آب و هوايي گرم تر دارد. مدار بسيار خارج از مرکز يا کشيده ي سياره آن را تا فاصله ي زمين – خورشيد به ستاره اش نزديک و تا فاصله ي مشتري – خورشيد از ستاره اش دور مي کند .
سرد و گرم
به سبب مدار کشيده ي سياره ، قمرهاي آن داراي زمستان هاي طولاني و سرد و تابستان هاي کوتاه و گرم اند . همان طور اخترشناس آلماني ، يوهانس کپلر (1630-1571) ، 400 سال پيش نتيجه گرفت وقتي سياره در مدارش به ستاره نزديک باشد سريع تر و وقتي دور باشد کند تر حرکت مي کند .
البته ممکن است قمري بزرگ طي زمستان هاي طولاني اپسيلون – نهر b مکاني دنج و مناسب براي حيات باقي بماند. جوي ضخيم مي تواند حرارت را نگه دارد، به ويژه اگر شامل گازهاي گلخانه اي مانند دي اکسيد کربن و متان باشد. فعاليت هاي زمين حرارتي يا نيروهاي کشندي حاصل از گرانش سياره نيز ممکن است موجب پديد آمدن حرارت در اين قمر فراخورشيدي شوند. چنين چيزي درباره ي يو ، قمر مشتري ، و انسلادوس ، قمر زحل ، نيز صادق است . و تغييرات دما احتمالا نبايد بر حيات زيرزميني اين دنيا ، اگر اصلاً وجود داشته باشد، اثر بگذارد.
جست و جو به دنبال حيات
اپسيلون – نهر b انگيزه اي قوي براي اخترشناسان است تا تلسکوپ هايي بزرگ تر از پيش بسازند تا سياره را آشکار کنند و شايد حتي روزي قمرهايي نيز به دورآن بيابند. در آينده ي دور، اپسيلون – نهر b هدفي هيجان انگيز براي کاوش گر هاي فضايي خواهد بود تا به ملاقاتش بروند. شايد روزي کاوش گري روبوتيک، که به ابزاري هوشمند شبيه به نوزاد نوپا مجهز است، بتواند حتي بر سطح اپسيلون – نهر b فرود بيايد و با کنجکاوي به دنبال منشأ حيات بگردد.
منبع: ماهنامه نجوم شماره 199
