جهان خطرناک ما

زيرعنوان: جهان پيرامون ما در فضا مي تواند ميزبان اشکال ساده اما بسيار خطرناکي از حيات باشد که حيات ما را روي زمين تهديد کند
در گذشته هميشه خطر فرازميني هاي باهوش و پيشرفته به عنوان يکي از احتمالات خطر براي حيات روي زمين مطرح مي شد. اما حالا و به تازگي متوجه شده ايم که فرم هاي مختلف حيات روي زمين وجود دارند که بسيار جان سخت هستند؛ آن قدر سخت که مي توانند در فضا هم به زندگي ادامه دهند. بنابراين يک حيات بيگانه مي تواند بسيار شبيه به اين حالت هاي حيات روي زمين باشد، باکتري هايي که مي توانند در سطح يخ زده و پرتشعشع يک سياره دور دست زندگي کنند. اين باکتري ها مي توانند با يک شهاب سنگ و يا حتي سفينه هاي خود ما به زمين بيايند. مهاجرتي که کسي از نتيجه آن آگاه نيست و مي تواند خطري بالقوه براي حيات روي زمين باشد. بنابراين به نظر مي رسد ما در جهاني خطرناک تر از آن چيزي که قبلا مي پنداشتيم زندگي مي کنيم. لوئيس دارنل، زيست شناس فضايي در دانشگاه کالج لندن است و او مولف کتابي است به اسم حيات در جهان که به بررسي اين خطرات پرداخته است.
اواسط دهه 1950ارتور اندرسون مشغول آزمايش هاي کشاورزي در ايالت اورگان آمريکا بود. او مي خواست ببيند آيا مي تواند از اشعه گاما(نوعي اشعه بسيار پرقدرت الکترومغناطيس ) براي استريليزه کردن قوطي هاي غذاي آماده استفاده کند. ايده اش اين بود اگر کسي بتواند همه باکتري هاي داخل يک قوطي مهر و موم شده را بکشد،آن وقت مي توان آن را براي مدت زمان بسيار طولاني نگهداري کرد. اما اندرسن به طور تصادفي به يک مورد عجيب و کنجکاو کننده برخورد؛ يک پوسيدگي کوچک که نشانه حضور باکتري هايي در لايه نازک گوشت است که با اشعه مرگبار گاما هدف قرار گرفته بود. اين مقدار اشعه مي توانست هر موجود زنده اي را نابود کند اما گوشت در حال پوسيدن بود. اين در حالي است که ما مي توانيم بپرسيم چه چيزي روي زمين از يک حمله مشابه حمله اي که به قوطي کن شد جان سالم به در مي برد؟ وقتي قوطي کن باز شد، اندرسون داخل آن يک گونه جديد باکتري کشف کرد.. اين باکتري امروز به اسم دينوکوکوس راديودورانس(Deinococcus Radioduransشناخته مي شود. اسم آن کلمه اي است لاتين به معناي مقاوم در برابر اشعه راديويي. اين گونه مي تواند امواجي را هزار مرتبه کشنده تر از آن چيزي که براي نابودي سلول هاي بدن ما لازم است. دريافت کرده و زنده بماند. اين موضوع به آغازي براي يک برنامه تحقيق گسترده در جهان تبديل شد. در حقيقت اين باکتري در حال حاضر به عنوان مقاوم ترين گونه حيات روي زمين شناخته مي شود. اين باکتري مي تواند مقادير زياد انواع اشعه هاي کشنده مثل ماوراء بنفش و مواد ضدعفوني شيميايي را تحمل کند.Deinococcus Radioduransفقط يک نمونه از ارگانيسم هايي است که مي شناسيم و مي تواند در شرايط بسيار دشوار زنده بماند. اين باکتري هاي جان سخت در شرايطي پديد آمده اند که ما هيچ گاه باور نمي کرديم در آن شرايط حياتي وجود داشته باشد؛ از حوضچه هاي جوشان آب هاي اسيدي و آتشفشاني تا سرزمين هاي يخ زده قطبي يا حتي کيلومترها زير پوسته کره اي که روي آن زندگي مي کنيم . آنها زيست شناسان را مجبور کردند تا درباره محدوديت ها و حد پيدايش حيات روي زمين تجديد نظر کنند. حتي باعث شده که کيهان زيست شناسان به امکان وجود حيات هاي فرازميني بينديشند؛ احتمالي که به سرعت در کيهان زيست شناسان فضايي همه گير شده. حالا آنها روي منشأ و گسترش حيات در زمين يا هر جاي ديگري در هستي که حيات در آن به وجود آمده باشد، مطالعه مي کنند. حالا يک چيز مشخص شده است. اگر ما حيات را در خارج از زمين پيدا نکرديم ، بايد در روش هايمان براي جست و جو تجديد نظر کنيم . شايد گونه اي از حيات جايي زير سنگ هاي مريخ چسبيده باشد يا بايد براي يافتن آن در عمق آب هاي يخ زده اروپا(قمر مشتري که گزينه مناسبي براي جست و جوي حيات است)حفاري کنيم. شايد هم زير ابرهاي ضخيم زحل بتوانيم آن را پيدا کنيم؛ نوعي از حيات که بسيار شبيه باکتري کشف شده در قوطي کنسرو است. به بيان ديگر حيات بيگانه شايد همين زيرگوش ما و در نزديک خانه(زمين)وجود داشته باشد.

پوسته نازک حيات
 

شري کدي، پروفسور زمين شناس در دانشگاه ايالتي پرتلند و اديتور مجله استروبيولوژي است. او از جمله کساني است که به عجيب ترين و غيرقابل زيست ترين نقاط زمين سفر مي کند تا در آنجا نشاني از گونه جديد حيات مقاوم بيابد. او ميگويد: «اگر مقدمات حيات مثل کربن و مواد غذايي، آب و يک سطح بي حرکت وجود داشته باشد، آن وقت ارگانيسم ها مي توانند کارهاي شگفت انگيزي کنند تا از يک حيات خوب لذت ببرند.» او ارگانيسم هايي پيدا کرده است که در حوضچه هاي جوشان اسيد تکثير مي شوند؛ وضعيتي که ممکن است اطراف آتشفشان هاي مريخ جوان وجود داشته باشد يا حتي در اطراف هر سياره آتشفشاني که برگرد يک ستاره ديگر مي گردد. جست و جوهاي از نوع کارهايي که کدي انجام مي دهد، فايده ديگري هم دارد. اين جست وجوها مي تواند مهارت ما را در جست و جوي حيات فرازمين افزاي شداده و احتمال خطا را کمتر کند. حداقل مي دانيم که بايد کجا به دنبال چه بگرديم. روش آنها جست و جوي حيات است که روي سطح سنگ ها تشکيل مي شود و در سطح نازک و چسبناک حفاظت مي وشد؛ چيزي که امروز به اسم ورقه حيات يا بيوفيلم شناخته مي شود شکل گيري بيوفيلم ها به حيات اجازه مي دهد تا مجموعه هاي مقاومي را ايجاد کنند که در برابر شرايط سخت محيطي مقاومت کنند و البته شايد هم نتوانند. اما به هر حال درک اين نکته، کليدي است براي جست و جوي گونه هاي عجيب حيات در روي زمين. همچنين روند شکل گيري اين ورقه هاي نازک حيات باعث مي شوند. احتمال فسيل شدن باکتري ها در سنگ ها بيشتر شود. بنابراين از آنها در سنگ هاي قديمي نشانه هايي باق مي ماند تا ما بتوانيم رد آنها را پيگيري کنيم. «بيوفيلم هاي فسيل شده در همه سنگ هاي بسيار قديمي سطح زمين که مي شناسيم، پيدا مي شوند. اين موضوع نشان مي دهد که اينروش استراتژي موثر باکتري ها براي ادامه حيات بوده است.»اين راکدي مي گويد
چارلز کوکل، زمين ميکروب شناس روش متفاوتي براي جست و جوي گونه هاي مقاوم حيات دارد؛ ميکروارگانيسم هايي که مي توانند در مقابل خطرات دنياهاي ديگر يا محيط خارجي خودشان زنده بمانند. کوکل نمونه هاي آزمايشي خودش را خيلي نزديک به خانه ا ش پيدا کرده است؛ در صخره هاي سنگي نزديک روستاي بير در دوون؛ جايي در جنوب غربي انگلستان. «در مقايسه با قطب يا درياچه هاي آتشفشاني صخره هاي دوون خيلي شرايط بد حياتي ندارند. اين چيزي است که در نگاه اول به نظر مي رسد اما براي باکتري هايي که در ساختار اين سنگ ها زندگي مي کنند، اين طور نيست. آنها زير تابش مستقيم و سخت آفتاب قرار دارند.» اين راکوکل مي گويد. آزمايش او بسيار ساده است. تکه اي از سنگ هايي که در آنها مخلوطي از حيات زميني است را بکنيد. آن را به بدنه ايستگاه بين المللي فضايي چسبانده و به مدار بفرستيد. کوکل مي گويد: «بعد از يک سال قرار گرفتن در معرض سرما، خلأ و تشعشعات فضايي سنگ به زمين برگردانده شد تا ببينيم چه چيزي در آن شرايط سخت مي توانسته در آن زنده بماند.» کوکل و تيمش اين آزمايش را انجام دادند و گونه جديدي از سيانوباکتري ها را پيدا کردند؛ يک نوع باکتري با سلول هاي سبز و ابي که مي تواند مثل گياهان با عمل فتوسنتز زنده مانده و رشد کند. «ما اين باکتري ها را در گلاسou-20دسته بندي کرديم ؛ باکتري هايي که توانستند553روز در بيرون از ايستگاه بين المللي فضايي دوام آورده و زنده به زمين برگردند.» کوکل اين را مي گويد در حالي که با تيمش مشغول تلاش براي فهميدن راز اين باکتري است. آنها مي خواهند بدانند چه چيزي به اين باکتري امکان داده تا اين حد مقاوم بوده و زنده بماند. ما از سيانوباکتري ها درباره حد و مرز حيات روي زمين چيزهايي زيادي آموخته ايم. اما اين باکتري ممکن يک نقش کليدي مهم تر در مهاجرت آينده انسان به مريخ بازي کند. سطح سنگي مريخ با لايه اي از سنگريزه و خاک پوشيده شده است که به آن رگوليت مي گويند. اما اين سنگ ها تا اندازه اي خرد هستند که مي توانند منبع غذايي مناسبي باشند؛ يعني آنجا لايه از از خاک وجود دارد که به آن روي زمين گياه خاک گفته مي شود. اين لايه مي تواند پشتيبان مناسبي براي کشت و کاردرگلخانه هاي بادي باشد. بنابراين کوکل پيش بيني مي کند که «نخستين گروه مهاجران به مريخ نياز دارند که کشاورزي کنند تا هم غذاياشن را تأمين کرده و هم اکسيژن لازم براي نفس کشيدنشان را تأمين کنند. بنابراين سيانوباکتري هايي که در صخره هاي دوون در انگلستان زندگي مي کنند، مي توانند به اين روند کشت و کار کمک بزرگي کرده و آن را به جريان بيندازند.»

پروژه حيات
 

التبه در مدار زمين هم ارگانيسم هاي روستاي بيربه وسيله ميدان مغناطيسي زمين در مقابل تشعشعات خارجي محافظت مي شوند. پرواز آزمايشي حيات در خارج زمين که به اختصار حيات(life)ناميده مي شود، يک پروزه بلند پروازانه است. هدف اين پروژه آزمايش توانايي ارگانيسم هاي زميني براي زنده ماندن در فضاست. محموله اي از10نوع ارگانيسم زنده در يک کپسول بارگذاري شده است. اين محموله قرار است در محيط بيروني سفينه کاوشگر روسي فوبوس(بزرگ ترين و نزديک ترين قمر مريخ)نصب شود. اين سفينه اواخر سال2011به فضا پرتاب مي شود. «کپسول حيات حاوي10نمونه مختلف از ميکروارگانيسم هاست که در تمام سفر به سوي قمر مريخ و بازگشت از آن با سفينه حمل خواهد شد؛ به دور از هرگونه محافظت ناشي از ميدان مغناطيسي يا جو و مانعي». اين را دکتر وارم فلش سرپرست تيم تحقيقاتي اين پروژه از آمريکا مي گويد. در حقيقت ايده اين آزمايش اين است که توانايي گونه هايي از حيات را در يک سفر فضايي با ميزان کم محافظت در برابر تشعشع بسنجد. درست شبيه حيات داخل يک خرده سيارک که ممکن است براثر انفجار از مريخ به زمين رسيده باشد. سفر کپسول حيات در مجموع34ماه طول مي کشد و اين شبيه زماني است که تکه اي از خرده سيارک بايد صرف سفر بين مريخ و زمين کند. نتيجه اين آزمايش دليل محکمي خواهد بود براي اينکه آيا حيات در سفري بين سياره اي به زمين آورده شده است.

حيات در مريخ
 

با اين همه زيست شناسان فضايي مجبور نيستند مسافت هاي طولاني را پيمايند تا توانايي حيات ارگانيسم ها را در بيرون از زمين آزمايش کند. بيشتر شرايط دنياهاي ديگر در آزمايشگاه قابل بازسازي است. تحقيقات شخصي من روي اين متمرکز شده است که تعداد زيادي از مهارت هاي حياتي را براي زنده ماندن در سطح مريخ را فهرست بندي کنم. سطح زنگ زده مريخ بسيار سرد و خشک است و اتمسفر بسيار نازکي دارد. همچنين سطح اين سياره در معرض اشعه بسيار مضر ماوراء بنفش و ديگر تشعشعات پرقدرت کيهاني قرار دارد آنجا يک صحراي يخ زده احاطه شده در تشعشعات است. اما مريخ هميشه اينطور نبوده. شواهدي وجود دارد که نشان مي دهد مريخ زماني درياچه ها و درياهايي داشته است. يک مريخ گرم تر و مرطوب تر ، درست زماني که اولين نشانه هاي حيا ت روي زمين شکل مي گرفت پس ممکن است حيات آنجا هم آغاز شده بود و باکتري هاي جان سخت است به حال در سطح اين سياره دوام آورده باشند. من يک باکتري خشک و يخ زده که از قطب جنوب آورده شده را ايزوله کرده ودارم. اين باکتري از جايي آمده که يکي از خشک ترين مناطق زمين ناميده مي شود. و براي مدت ها تصور مي شد که خالي از حيات باشد. با اين همه حيات در آنجا تا به حال دوام آورده است؛ نوعي حيات که براي محافظت از خودش در برابر بادهاي خشک قطبي و نورهاي ماوراء بنفش قطبي به داخل صخره ها پناه برده است. دره خشک در قطب جنوب يکي از مکان هاي زمين است که بيشترين شباهت را به سطح فعلي مريخ دارد و هر مهارتي که اينجا براي حفظ حيات لازم است، در سطح مريخ هم به کار خواهد آمد. من اين باکتري مقاوم را در آزمايشگاه کشت دادم و در کنارDEINOCOCCUS rADIODURANSدر معرض اشعه قرار دادم؛ آزمايشي براي اينکه ببينم آنها چقدر در سطح مريخ دوام مي آورند. حتي شرايط يخبندان سطح مريخ هم براين آزماش اعمال شد و نتيجه باکتري مورد نظر زنده مي ماند اما در زير خاک. حالا شرايط زنده ماندن اين باکتري سخت زيست زميني چشم هاي ما را به روي امکان واقعي حيات در خارج از زمين باز مي کند و ممکن است روزي به ما کمک کند که بتوانيم روي سطح مريخ زندگي کنيم. البته جست و جوهايي نظير اين همچنين به ما کمک مي کند تا قابليت هايمان را براي پيدا کردن نشانه هاي يک حيات عجيب تقويت کنيم؛ حتي اگر آن حيات مدت ها قبل از بين رفته باشد. حتي مي تواند تبديل به مهارت کليدي ما براي جست و جوي حيات در خارج از زمين باشد.

آيا چيزي آن بيرون وجود دارد؟
 

فقط سياره ها و ماه هاي منظومه شمسي نيستند که ممکن است به طور بالقوه حاوي نشانه هايي از حيات باشن. ستاره شناسان نسل جديدي از تلسکوپ ها را به کار مي گيرند که هر روز سياره هاي زيادي را در خارج از منظومه ما کشف مي کنند؛ سياره هايي که به دور ستاره هاي ديگر کهکشان ما مي گردند. در سپتامبر سال2010سياره اي کشف شد که مي تواند به صورت بالقوه ميزبان نوعي حيات باشد؛ گليس581جي(581ggliseهر چند درباره آن شک هايي وجود دارد. اما يک چيز معلوم است؛ بيشتر چيزهايي که ما درباره حيات روي سياره مان مي دانيم، مثل کشف انواع مقاوم حيات باعث شده است که تعداد سياراتي که بالقوه مي توانند محل حيات باشند، بيشتر شوند.
کشف حيات در عمق پوسته زمين در آب هاي جوشان زير شديدترين تشعشعات کيهاني، زيست شناسان کيهاني را مجبور کرده است تا در مفهوم دنياهاي قابل زندگي تجديد نظر کنند.
درست است که محيط هاي سخت خارجي فقط براي ميکروارگانيسم ها قابل سکونت است اما در تعدادي از آنها تکامل تدريجي ممکن است اين شانس را داشته باشد که ساختارهاي پيچيده تري توليد کند؛ حيوانات و گياهان بيگانه. اما چطور مي توانيم وجود حيات پيچيده در يک سياره را کشف کنيم، بدون اينکه مجبور به ترک خانه مان بشويم؟با نشانه گذاري ميزان اکسيژن در جوان ها. تا قبل از اين تنها راه حل براي فهميدن وجود يک حيات پيچيده مثل گياه و حيوان در يک سياره، فرستادن فضا پيماي بدون سرنشين به سياره آنها بود. اما حالا اين يک امکان حقيقي است و هر لحظه در طول حيات ما ممکن است کيهان زيست شناسان نشانه هاي واضحي از حيات در منظومه شمسي يا سياراتي که به دور ستاره هاي ديگر مي گردند، پيدا کنند. تصور کنيد که در آسمان شب نور درخشاني را نشان مي دهيد و مي گوييد «اين همسايه زنده ما در فضاست.»

آزمايش حيات
 

تست قابليت انعطاف پذيري در شرايط سخت
 

پرواز آزمايشي حيات يک پروژه بلند پروازانه است. براي اين است که بفهميم چه گروهي از ميکروارگانيسم ها مي توانند در فضا زنده بمانند. اين گروه بايد قابليت هايشان را در يک سفر رفت و برگشت سه ساله به مريخ ثابت کنند. يک کپسول حمل کننده حيات به وسيله انجمن ستاره شناسي غيردولتي تهيه شده است. اين سازمان در زمينه تحقيقات فضايي فعاليت مي کند. اين کپسول به ديواره بيروني فضاپيماي روسي که براي کاوش فوبوس مي رود،نصب مي شود. اين سفينه در روزهاي پاياني سال2011به فضا رفته و بعد از سه سال به زمين برمي گردد.

پوشش بدون درز
 

نمونه هاي بيولوژيکي به دقت توسط اين پوشش سراميکي محافظت و آب بندي شده اند. اين کار از اين جهت لازم است که نشت اين نمونه ها ممکن است سطح مريخ را آلوده کرده و دوباره به عنوان نشانه اي از يک حيات بيگانه کشف شود.

حمل کننده داخلي
 

اين محفظه لوله هاي نمونه رادر خودش نگه مي دارد. قبل از پرواز دانشمندان مطمئن مي شوند که محفظه ها محتوي ارگانيسم ناخواسته اي نباشد.

ظروف نمونه
 

حلقه اي از 30لوله آزمايشگاهي که 10نمونه مختلف را حمل مي کند. محافظت مي کند و اين نمونه ها خشک و منجمد شده اند تا در شرايط ساکن قرار بگيرند . در نتيجه آنها در طول سفر به وسيله هيچ منبعي تغذيه نمي شوند. در بازگشت به زمين دانشمندان تلاش مي کنند تا ببينند کدام يک از آنها زنده اند. اين کار با جان دادن دوباره به آنها انجام مي شود.

نشانگر تشعشع
 

ميزان تشعشعي که به کپسول وارد مي شود. به وسيله دو نوار باريک تشعشع سنج اندازه گيري مي شود و همين طور کمترين دمايي که کپسول در آن قرار دارد هم به وسيله نوعي رنگ حرارتي ثبت مي شود.

حفاظ بيروني
 

لايه بيروني از جنس تيتانيوم انتخاب شده است که مقاومت بالايي دارد. محفظه هاي هوايي کمک مي کنند که از وزن آن کم شود. بدون آنکه لازم باشد تا از مقاومت کپسول کاسته شود.

محفظه داخلي
 

يک محفظه مرکزي هم حاوي ميزان زيادي خاک از صحراي النقب در فلسطين است که همه باکتري هايش را همراه دارد ولي به صورت يخ زده و در خواب، اين ظرف براي آزمايش زنده ماندن در خاک حاوي مواد غذايي است. در صورتي که شرايط محيطي عوض شود.

شوک گير
 

کپسول به وسيله يک شوک گير از جنس فوم پليمري حفاظت مي شود. اين مجموعه مي تواند کپسول را از هرگونه آسيب ناشي از شليک موشک يا فرود درامان نگه دارد.

کسي خانه هست؟
 

چه کسي روي سياره اي شبيه گليس581جي زندگي مي کند؟
 

اين سياره اي است که ممکن است وجود داشته باشد يا نداشته باشد. در سپتامبر2010در در پاسادناي کاليفرنيا(مقرناسا)اعلام شد که آنها سياره اي زمين آسا را شکف کرده اند که در محدوده قابل زيست به دور خورشيد خودش مي گردد . يک ماه بعد ستاره شناسان سوئيس آب سردي برهيجان به پا شده ريختند. آنها تلاش کردهبودند که اين سياره را پيدا کنند. اما داده هاي آنها مي گفت که سياره اي در کار نيست. اما تصاوير بعدي وجود اين سياره را ثابت کرد. حالا مساله اين است که آيا در آنجا حيات وجود دارد؟ با استفاده از داده هاي ناسا متوجه مي شويم که اين سياره سه مرتبه از زمين بزرگ تر و صخره اي است. به دليل چرخيد ن در محدوده قابل زيست بايد يک اقيانوس از آب هم روي سطح ين سياره وجود داشته باشد. اما داده هاي تيم کاليفرنيا هيچ اطلاعاتي درباره جو اين سياره به مانمي دهد. حتي ما چيزي درباره پوسته قاره اي اين سياره هم نمي دانيم. اينجا ما نگاهي مي کنيم به دو سناريوي مختلف.

جوي شبيه زمين
 

اتمسفر گرماي خروشيد را با کمک اثر گلخانه اي به دام مي اندازد. اگر سياره پيدا شده جوي به غلظت زمين داشته باشد آن قوت دماي متوسط سطح اين سياره بايد20درجه باشد. در اين صورت اين سياره در شرايطي شبيه دوران يخ بندان کره زمين به سر مي بدر. آن وقت آب مايع در زير يخ ها وجود دارد. آن وقت اقيانوس ها از تابش نور محروم مي شوند و گزينه اول حيات ارگانيسم هاي جان سخت هستند. اما گليس581جي يک ميدان مغناطيسي قوي دارد. پس جوش مي تواند بسيار غليظ تر از زمين باشد. در اين صورت دما بالاتر مي رود و اقيانوس هاي اين سياره براي کيهان زيست شناسان جذاب تر خواهند بود.

جولانگاه جزر و مد
 

گليس581جي در محدوده قابل زيست ستاره اش قرار دارد و خورشيد اين سياه يک کوتوله قرمز است؛ سردتر و کوچک تر از خورشيد ما، بنابراين براي اينکه اين سياره قرار بگيرد، بايد به خورشيد نزديک تر باشد. بله گليس581 جي نسبت به زمين10مرتبه به خورشيدش نزديک تر است اما براي اين گرما بايد قيمتي پرداخت. فاصله بين اين سياره و خورشيدش به اين معناست که هر سمت سياره که به طورف ستاره باشد زير جزر و مد قرار دارد. آن سمتي که روبه خورشيد است گرم بوده اما جولانگاه جزرومدهاي کشنده است. و طرف ديگر از يک سرما و يخبندان شديد رنج مي برد. در ناحيه اي بين اين دو حالت بايد جايي باشد که در آن باکتري هاي جان سخت بتوانند زندگي کنند. از طرف ديگر يک کوتوله قرمزشعله هاي خورشيدي وحشتناکي دارد. بنابراين گليس581جي همواره زير ضربه شديد تشعشعات ماوراء بنفش قرار دارد. در اين صورت مي توان منتظر يک باکتري جان سخت شبيهDeinococcus Radiodurans rADIODURANSبود.
منبع: دانستنيها شماره 30