شکار حیات فرازمینی اساسا ناقص است. اما یک راه حل وجود دارد.

شکار حیات فرازمینی در سیارات دور ممکن است با یک نقطه کور بزرگ عمل کند.

دلیل آن این است که ما ماهیت نوری را که از خود ستاره میزبان می‌آید، در نظر نمی‌گیریم، وقتی نشانه‌های شیمیایی حیات، یا امضاهای زیستی را در برخی از امیدوارکننده‌ترین سیارات نامزد فراتر از منظومه شمسی تفسیر می‌کنیم. اگر آن عامل حیاتی را در نظر نگیریم، می‌توانیم به تعقیب غازهای وحشی در سراسر کیهان هدایت شویم.

با وجود کشف هزاران سیاره فراخورشیدی، ما شواهد قانع کننده ای از حیات بیگانه در هیچ یک از آنها کشف نکرده ایم. اما نجوم در حال رسیدن به نقطه ای است که تلسکوپ های قدرتمند می توانند روی بسیاری از جهان های بالقوه قابل سکونت بزرگنمایی کنند. سیاراتی که به دور کوتوله های M می چرخند، که ستارگان کوچکی سردتر از خورشید هستند، به ویژه اهداف امیدوارکننده ای هستند زیرا دارای یک پنجره رصدی منحصر به فرد هستند. وقتی سیاره ای از مقابل یکی از این ستاره ها می گذرد، بخش نسبتا زیادی از نور ستاره را مسدود می کند و تشخیص سیاره و جو آن را آسان تر می کند.

تعداد آنها نیز زیاد است. کوتوله های M رایج ترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند. با این حال، اگر نحوه تعامل این ستارگان با اتمسفر سیارات را اشتباه درک کنیم، ممکن است اهمیت مشاهدات برخی از سیارات امیدوار کننده را اشتباه تفسیر کنیم.

امضاهای زیستی که بیشترین مطالعه را انجام داده اند متان، اکسیژن و ازن هستند. روی زمین، اینها اغلب توسط فرآیندهای بیولوژیکی تولید می‌شوند و ازن به عنوان یک شاخص غیرمستقیم اکسیژن عمل می‌کند. اما حتی در سیاره ما، مولکول‌هایی که معمولا با حیات مرتبط هستند، اثر انگشت بیولوژیکی بدون ابهام نیستند. این مولکول ها می توانند توسط فرآیندهای زمین شناسی و شیمیایی و همچنین از طریق واکنش های جوی با نور خورشید تولید شوند.

بنابراین، یک تشخیص بالقوه امضای زیستی که در جای دیگری در کیهان یافت می‌شود، یک سرنخ است، نه اثبات حیات. ما نمی‌توانیم سیگنال‌های شیمیایی را که از یک سیاره بالقوه قابل سکونت می‌آیند، بدون درک ستاره‌ای که آن را روشن می‌کند، تفسیر کنیم. کوتوله‌های M تشعشعات فرابنفش تولید می‌کنند که می‌تواند مولکول‌ها را از هم جدا کند و واکنش‌های شیمیایی را در جو یک سیاره در حال چرخش ایجاد کند. شدت و طول موج تابش بر تشکیل و زنده ماندن مولکول ها و همچنین فراوانی آنها تأثیر می گذارد.

دو سیاره با ویژگی‌های مشابه می‌توانند اتمسفرهای بسیار متفاوتی ایجاد کنند، فقط به این دلیل که آنها به دور ستاره‌هایی با گسیل‌های فرابنفش متفاوت می‌چرخند. بنابراین، تابش یک ستاره می‌تواند باعث شود که همان سطح از فعالیت بیولوژیکی در یک سیاره قوی‌تر از سیاره دیگر به نظر برسد، یا شیمی غیرزیستی را شبیه زندگی کند. یک مطالعه اخیر که در 19 آگوست به سرور پیش چاپ arXiv ارسال شد، این را با استفاده از سیارات کاملا شبیه سازی شده نشان داد. محققان به سرپرستی دانشجوی فارغ التحصیل نجوم سانتا کروز دانشگاه کالیفرنیا سی.

ایوان دیویس، سیارات زمین مانندی را شبیه سازی کرد که به دور دو نوع مختلف کوتوله M با سنی از 650 میلیون تا 5 میلیارد سال می چرخند.

این تیم اتمسفرهای مشابه زمین را در دوران غنی از اکسیژن ماقبل صنعتی و عصر آرکئن (حدود 4 میلیارد تا 2.5 میلیارد سال پیش) در نظر گرفتند، که طی آن اولین اشکال حیات پدیدار شدند، اما اکسیژن اتمسفر کمیاب بود. مدل‌ها به‌جای شعله‌های کوتاه‌مدت، تابش نور ماوراء بنفش معمول یا «سکوت» ستارگان را در نظر گرفتند. آنها با تغییر سن ستارگان مدل‌سازی شده و تشعشعات فرابنفش و در عین حال قابل مقایسه سیارات، بررسی کردند که چگونه تکامل یک ستاره جو و سیگنال‌هایی را که ستاره‌شناسان ممکن است مشاهده کنند، تغییر داده است.

اولین کشف متقاعدکننده حیات در سیاره دیگر به درک نه تنها آن سیاره بلکه همچنین ستاره ای که جوی را که مشاهده می کنیم شکل داده است بستگی دارد.

آلیکس فرکلتون، اخترفیزیکدان

یکی از واضح ترین تفاوت هایی که تیم پیدا کرد در متان ظاهر شد. سیارات شبیه‌سازی‌شده با اتمسفر ماقبل‌صنعتی که به دور کوتوله‌های M ۵ میلیارد ساله می‌چرخند، تا ۱۰ برابر بیشتر از سیاره‌های مشابه شبیه‌سازی‌شده برای گردش به دور ستاره‌های جوان‌تر ۶۵۰ میلیون ساله، متان انباشته کردند. سیگنال های متان تولید شده در داده های شبیه سازی شده برای سیستم های قدیمی تا 68 درصد قوی تر بود. انتشار ضعیف‌تر UV از کوتوله M مسن‌تر به متان اجازه داد طولانی‌تر زنده بماند و در اتمسفرهای سیاره‌ای شبیه‌سازی‌شده انباشته شود.

سیگنال متان قوی‌تر می‌تواند باعث شود سیاره‌ای که به دور ستاره‌ای قدیمی‌تر می‌چرخد، فعالیت‌های بیولوژیکی بیشتری را پشتیبانی می‌کند، در حالی که این تفاوت در واقع ناشی از انتشار UV ستاره میزبان است.

نتیجه حتی چشمگیرتر از ازن به دست آمد. برای سیارات شبیه سازی شده زمین مانند آرکئن، که دارای اکسیژن کم و غنی از دی اکسید کربن (CO 2 ) بودند، تشعشعات UV قوی تر از کوتوله های M جوان، CO 2 بیشتری را از هم جدا کردند. این واکنش‌هایی را آغاز کرد که بدون هیچ گونه حیاتی، اکسیژن و ازن را ایجاد کردند. برخی از اتمسفرهای سیاره ای مدل بیش از 100000 برابر بیشتر از مدل های مشابه اطراف ستاره های قدیمی دارای ازن هستند. یک ناظر فرضی می تواند سیگنال اوزون را به عنوان شواهد غیرمستقیم اکسیژن تولید شده بیولوژیکی به اشتباه تفسیر کند.

ازن به عنوان یک امضای زیستی بی فایده نیست، اما این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که نمی‌توان آن را بدون اطلاع از محیط UV که جو را شکل داده است، با اطمینان تفسیر کرد.

البته، ستاره شناسان از قبل می دانند که یک مولکول واحد وجود حیات در یک سیاره فراخورشیدی را اثبات نمی کند. محققان از مدل‌های جوی استفاده می‌کنند، به دنبال ترکیبی از گازها می‌گردند و توضیحات غیربیولوژیکی را قبل از توصیف یک سیگنال به‌عنوان یک علامت زیستی بالقوه در نظر می‌گیرند. این روش‌ها برای شناسایی امیدوارکننده‌ترین سیارات برای تحقیقات بیشتر ارزشمند باقی می‌مانند، حتی زمانی که دانش ما از ستاره‌های آنها ناقص باشد.

برخی ممکن است استدلال کنند که این روش ها یک ارزیابی اولیه به اندازه کافی قابل اعتماد ارائه می دهند و ما باید مشاهدات ستاره ای دقیق تری را برای قوی ترین نامزدها رزرو کنیم.

انحصاری Live Science Pro

دانشمندان 10000 سیاره فراخورشیدی «غیرممکن» را شناسایی کردند که به طور بالقوه تعداد جهان های بیگانه شناخته شده را سه برابر می کند.

"کاملا هیجان انگیز است!": ستاره شناسان برای اولین بار جوی را در اطراف سیاره ای شبیه به زمین در منطقه قابل سکونت کشف کردند.

طبق ادعای مطالعه، وجود بیگانگان در "ابر زمین" در نزدیکی آن بسیار محتمل تر از آن چیزی است که ما فکر می کردیم

اما اگر تشعشعات ستاره ای به درستی محاسبه نشود، حتی بهترین مدل جوی نیز می تواند ما را گمراه کند. مشاهدات اشعه ماوراء بنفش از کوتوله های M محدود است، بنابراین محققان اغلب بر تخمین های ستاره های مشابه تکیه می کنند. با این حال، دو کوتوله M که ممکن است مشابه به نظر برسند، می توانند سطوح بسیار متفاوتی از تابش UV تولید کنند. مدل‌های جوی مبتنی بر اندازه‌گیری‌های ستاره‌ای موجود ممکن است برای انتخاب اهداف امیدوارکننده کافی باشند، اما برای تصمیم‌گیری در مورد بیولوژیکی بودن منشأ سیگنال کافی نیستند.

صرفا اذعان به اینکه ستاره مهم است کافی نیست. ما به اطلاعات دقیقی در مورد ستاره خاصی که میزبان سیاره است نیاز داریم.

بنابراین قبل از اینکه تلسکوپ های خود را در مورد سیارات فراخورشیدی امیدوار کنیم، باید ستاره های میزبان آنها را مطالعه کنیم. این امر مستلزم مشاهدات مکرر اشعه ماوراء بنفش است، معمولا با تلسکوپ ها یا ابزارهای مختلف یا در دوره های زمانی متفاوتی که برای مطالعه سیاره فراخورشیدی استفاده می کنید. این مشاهدات می‌توانند چگونگی تغییر گسیل ستاره میزبان در طول زمان را مشخص کنند، در حالی که تخمین‌های بهتر سن ستاره‌ای - که می‌توانند از روی ویژگی‌هایی مانند چرخش و فعالیت مغناطیسی محاسبه شوند - چگونگی تکامل آن تابش را نشان می‌دهند.

سپس، هنگامی که مطالعه یک سیاره فراخورشیدی را آغاز می کنیم، امضاهای زیستی بالقوه باید با استفاده از مدل هایی که از اندازه گیری های دقیق ستاره میزبان اطلاع داده شده اند، تجزیه و تحلیل و تفسیر شوند. همانطور که در مطالعه پیش‌چاپ توصیه می‌شود، ستاره‌شناسان باید مولکول‌های همراهی مانند مونوکسید کربن را نیز جستجو کنند که می‌تواند آشکار کند که آیا ازن از طریق واکنش‌های بین نور و دی‌اکسید کربن به‌جای زیست‌شناسی به وجود آمده است یا خیر. اولین کشف متقاعدکننده حیات در سیاره دیگر به درک نه تنها آن سیاره بلکه همچنین ستاره ای که جوی را که مشاهده می کنیم شکل داده است بستگی دارد.

Opinion on Live Science به شما بینشی در مورد مهم ترین مسائل علم که بر شما و دنیای اطراف شما تأثیر می گذارد، می دهد که توسط متخصصان و دانشمندان برجسته در زمینه خود نوشته شده است.

به ما در بهبود Live Science Pro کمک کنید: ما همیشه در تلاش هستیم تا محتوای خود را بهتر کنیم. نظرات خود را در مورد Pro در اینجا برای ما بگذارید.