بررسی علمی حیات فرازمینی/ آیا موجودات فضایی وجود دارند؟
به گزارش خبرنگار دانش و فناوری گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پرسش درباره وجود حیات در کرات دیگر، قرن‌هاست که ذهن بشر را به خود مشغول کرده است. آنچه زمانی در حوزه فلسفه و داستان‌های علمی-تخیلی قرار داشت، امروز به لطف پیشرفت‌های شگرف در نجوم، زیست‌شناسی و فناوری فضایی، به یک رشته علمی معتبر و پویا تبدیل شده است. دیگر سوال اصلی "آیا حیات فرازمینی وجود دارد؟" نیست، بلکه سوالات دقیق‌تری مطرح است: "حیات در کجا می‌تواند وجود داشته باشد؟"، "چگونه می‌توانیم آن را پیدا کنیم؟" و "این حیات به چه شکلی خواهد بود؟". در ادامه به بررسی عمیق دلایل، روش‌ها و چالش‌های این جستجوی تاریخی می‌پردازیم.
مبانی علمی و استدلال‌های آماری
سه دلیل بنیادین علمی، احتمال وجود حیات در خارج از زمین را تقویت می‌کنند:
1. عظمت غیرقابل تصور کیهان: ذهن انسان در درک مقیاس کیهان ناتوان است. کهکشان راه شیری ما به تنهایی بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره دارد. تلسکوپ‌های فضایی تخمین می‌زنند که بیش از دو تریلیون کهکشان دیگر در جهان قابل مشاهده وجود دارد. با ضرب این اعداد، به رقمی نجومی از تعداد ستارگان می‌رسیم. اکتشافات اخیر، به‌ویژه توسط تلسکوپ فضایی کپلر، نشان داده است که اکثر قریب به اتفاق این ستارگان، سیاراتی به دور خود دارند. با این تعداد بی‌شمار سیاره، این ایده که زمین تنها نقطه‌ای است که در آن شرایط حیات فراهم شده، از نظر آماری بسیار بعید و حتی متکبرانه به نظر می‌رسد.
2. فراوانی جهانی مواد اولیه حیات: حیات روی زمین بر پایه عناصری مانند کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن بنا شده است. این عناصر، جزو فراوان‌ترین عناصر در کل کیهان هستند. آنها در کوره‌های هسته‌ای ستارگان غول‌پیکر تولید شده و پس از مرگ ستاره، در فضا پراکنده می‌شوند و مواد اولیه برای نسل‌های بعدی ستارگان و سیارات را فراهم می‌کنند. تحلیل طیف‌سنجی سحابی‌های دوردست، سیارک‌ها و دنباله‌دارها نشان می‌دهد که این "آجرهای سازنده حیات"، از جمله مولکول‌های آلی پیچیده مانند اسیدهای آمینه، در همه جای کیهان یافت می‌شوند. بنابراین، مواد اولیه لازم برای شکل‌گیری حیات، مختص زمین نیست.
3. یکپارچگی قوانین فیزیک و شیمی: قوانینی که بر اتم‌ها، مولکول‌ها و نیروهای طبیعت در منظومه شمسی حاکم هستند، در دورترین نقاط کیهان نیز صادق‌اند. این بدان معناست که فرآیندهای شیمیایی که منجر به ظهور حیات در زمین اولیه شدند (پدیده‌ای به نام Abiogenesis)، می‌توانند تحت شرایط مشابه در هر سیاره دیگری نیز رخ دهند.
معادله دریک؛ چارچوبی برای تخمین
برای ساماندهی این احتمالات، ستاره‌شناس مشهور، دکتر فرانک دریک، در سال ۱۹۶۱ معادله‌ای را فرمول‌بندی کرد که تلاشی برای تخمین تعداد تمدن‌های هوشمند و قابل ارتباط در کهکشان ماست. این معادله یک محاسبه دقیق نیست، بلکه یک ابزار احتمالی است که متغیرهای کلیدی در این جستجو را مشخص می‌کند.
با اینکه بسیاری از متغیرهای این معادله هنوز ناشناخته‌اند، پیشرفت‌های علمی به ما اجازه داده تا برخی از آنها را با دقت بیشتری تخمین بزنیم. برای مثال، به لطف ماموریت‌هایی مانند کپلر، اکنون می‌دانیم که بخش بزرگی از ستارگان دارای سیاره هستند و تعداد سیارات در "منطقه قابل سکونت" (فاصله‌ای از ستاره که در آن آب مایع می‌تواند روی سطح سیاره وجود داشته باشد) بسیار زیاد است.
شکارگاه حیات؛ کجا را جستجو کنیم؟
جستجو برای حیات فرازمینی در دو مقیاس اصلی انجام می‌شود: درون منظومه شمسی و در سیارات فراخورشیدی.
همسایگان امیدوارکننده در منظومه شمسی:
مریخ : شواهد زمین‌شناسی قوی نشان می‌دهد که مریخ میلیاردها سال پیش دارای رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و شاید اقیانوسی از آب مایع بوده است. اگرچه امروز سطحی سرد و خشک دارد، اما ممکن است حیات میکروبی در زیر سطح آن، جایی که از تشعشعات شدید کیهانی در امان است، باقی مانده باشد. مریخ‌نوردهایی مانند پرسرونس به طور فعال در حال جستجو برای اثرات زیستی در سنگ‌های باستانی هستند.
اروپا ، قمر مشتری: این قمر یخی، یکی از هیجان‌انگیزترین مکان‌ها برای جستجوی حیات است. در زیر پوسته ضخیم یخی آن، یک اقیانوس عظیم آب شور جهانی وجود دارد که حجم آب آن ممکن است دو برابر تمام اقیانوس‌های زمین باشد. انرژی مورد نیاز برای این اقیانوس از طریق گرمایش کشندی (Tidal Heating) ناشی از گرانش قدرتمند مشتری تامین می‌شود. این اقیانوس تاریک می‌تواند میزبان حیاتی شبیه به موجودات اعماق اقیانوس‌های زمین باشد که به نور خورشید نیازی ندارند.
انسلادوس ، قمر زحل: این قمر کوچک، جهان را با کشف آبفشان‌های عظیمی که از قطب جنوب آن به فضا فوران می‌کنند، شگفت‌زده کرد. فضاپیمای کاسینی با عبور از میان این آبفشان‌ها، آنها را تجزیه و تحلیل کرد و وجود آب، نمک، و مهمتر از همه، مولکول‌های آلی پیچیده و هیدروژن مولکولی را تایید کرد—ترکیبی که می‌تواند منبع غذایی برای میکروب‌ها باشد.
نمایی از مسیر پاشش یخ‌فشان از قطب جنوب انسلادوس
انسلادوس تمام مواد لازم برای حیات آنگونه که ما می‌شناسیم را دارد.
جهان‌های دوردست، سیارات فراخورشیدی
با کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب ، ما وارد عصر جدیدی از مطالعه سیارات فراخورشیدی شده‌ایم. این تلسکوپ قدرتمند می‌تواند نور ستاره را که از جو یک سیاره دوردست عبور می‌کند، تجزیه و تحلیل کند (روشی به نام طیف‌سنجی عبوری). از این طریق، دانشمندان می‌توانند ترکیبات شیمیایی جو آن سیاره را مشخص کنند و به دنبال امضاهای زیستی بگردند. یک امضای زیستی قوی، صرفاً وجود یک گاز مانند اکسیژن نیست، بلکه وجود گازهایی در کنار هم است که از نظر شیمیایی ناپایدارند (مانند اکسیژن و متان). وجود همزمان این دو گاز قویاً نشان می‌دهد که یک فرآیند فعال (احتمالاً بیولوژیکی) به طور مداوم در حال تولید آنهاست.
آیا کسی آنجاست؟ جستجو برای هوش
علاوه بر جستجو برای حیات میکروبی، پروژه‌های جستجو برای هوش فرازمینی (SETI) به دنبال نشانه‌هایی از تمدن‌های فناورانه هستند. منطق SETI ساده است: در حالی که حیات میکروبی ممکن است پنهان باشد، یک تمدن پیشرفته احتمالاً "نشتی"هایی از خود به جای می‌گذارد. تلسکوپ‌های رادیویی غول‌پیکر در سراسر جهان، آسمان را برای یافتن سیگنال‌های رادیویی با پهنای باند باریک و ساختار مصنوعی اسکن می‌کنند—سیگنال‌هایی که توسط فرآیندهای طبیعی کیهانی قابل تولید نیستند. با وجود دهه‌ها جستجو و چند سیگنال مشکوک اما تایید نشده (مانند سیگنال !Wow)، هنوز هیچ پیامی دریافت نشده است.
اگر تمدن های فضایی وجود دارند پس تا الان کجا بودند؟
اینجاست که با یک معمای عمیق روبرو می‌شویم: پارادوکس فرمی. این پارادوکس که توسط فیزیکدان انریکو فرمی مطرح شد، می‌پرسد: "اگر کهکشان پر از حیات و تمدن‌های هوشمند است، پس آنها کجا هستند؟ چرا ما هیچ نشانه، فضاپیما یا سیگنالی از آنها نمی‌بینیم؟" پاسخ‌های احتمالی متعددی برای این "سکوت بزرگ" وجود دارد:
فرضیه زمین نادر: ممکن است ظهور حیات پیچیده نیازمند ترکیب بسیار نادری از شرایط باشد که فقط در زمین رخ داده است.
فیلتر بزرگ: شاید یک مانع یا "فیلتر" در مسیر تکامل حیات به سمت تمدن فناورانه وجود دارد که عبور از آن تقریباً غیرممکن است (مانند ظهور هوش یا جلوگیری از خودنابودی).
فاصله‌های عظیم: کیهان بسیار بزرگ است و ممکن است سیگنال‌ها هنوز به ما نرسیده باشند یا ما در زمان و مکان مناسب گوش نمی‌دهیم.
فرضیه باغ‌وحش: شاید تمدن‌های پیشرفته عمداً خود را از ما پنهان می‌کنند و در حال بررسی ما هستند.
یک جستجوی بنیادین
در نهایت، ما در آستانه یک انقلاب در درک خود از حیات در کیهان قرار داریم. هرچند پاسخ قطعی هنوز در دست نیست، اما تمام شواهد علمی به این سمت اشاره دارند که وجود حیات فرازمینی نه تنها ممکن، بلکه محتمل است. کشف حتی ساده‌ترین میکروب‌ها در مریخ یا یک اقیانوس زیرسطحی، یکی از بزرگترین و عمیق‌ترین اکتشافات تاریخ بشر خواهد بود.
این کشف ثابت خواهد کرد که حیات یک پدیده منحصر به فرد زمینی نیست، بلکه یک بخش جدایی‌ناپذیر از کیهان است. جستجو ادامه دارد و هر داده جدیدی که از تلسکوپ‌ها و کاوشگرهای فضایی به زمین می‌رسد، ما را یک قدم به پاسخ این سوال بنیادین نزدیک‌تر می‌کند.
