رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری حیات پذیر هستند

اجرام آسمانی نوع کوتوله سرخ (Red dwarf) رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری ما هستند که بر اساس اخبار خوشحال کننده اخیر، قابلیت‌های جالبی برای میزبانی از حیات فرازمینی دارند.

رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری ما با اسم کوتوله‌های سرخ (Red dwarfs) و یا ستاره‌های نوع ام (M-type) شناخته می‌شوند و این‌طور که به نظر می‌رسد، امکان پرورش یافتن شکلی از زندگی در اطراف آن‌ها بیشتر از آن چیزی بوده که تا پیش از این تصور می‌شد؛ خبری خوشحال کننده که شاید ما را به کشف موجودات فضایی نزدیک‌تر کند.

در واقع از آنجایی که بیشتر ستاره‌های اطراف منظومه شمسی از این نوع هستند و احتمال می‌رود که در کل کهکشان راه شیری هم چنین الگویی صادق باشد، اکثر سیاره‌های فراخورشیدی و شبیه به زمینی که تاکنون کشف شده‌اند، در اطراف کوتوله‌های سرخ گردش می‌کنند. در واقع دانشمندان بیش از هر چیزی به دنبال سیاره‌هایی می‌گردند که با ابعاد و شرایطی مانند سیاره ما، امکان به وجود آمدن نوعی حیات فرازمینی روی خود را فراهم می‌کنند.

با این وجود مشکل اصلی در رابطه با این اجرام آسمانی، شراره‌ها و فوران‌های شدیدی بوده که از این رایج ترین ستاره های کهکشان ما خارج می‌شوند و به همین دلیل، وضعیت سیاره‌های اطراف آن‌ها کمی چالش‌برانگیز است. در واقع این ستاره‌ها فعالیت بسیار شدیدتر و خطرناک‌تری نسبت به سایر ستاره‌ها همانند خورشید منظومه شمسی ما دارند. در همین رابطه، دانشمندان بحث تاثیر چنین فعالیت‌هایی روی امکان پیدایش حیات در سیاره‌های مورد نظر را بررسی کرده‌اند.

وضعیت رایج ترین ستاره کهکشان

موضوع اصلی در مورد شکل‌گیری و ادامه حیات، نقش کلیدی انرژی ستاره‌ای است؛ انرژی که هم روی زمین و هم روی سیاره‌های دیگری در فضای بیکران که احتمالا میزبان حیات هستند، نیروی مورد نیاز برای زنده ماندن موجودات را فراهم می‌کند. اکثر جانداران زمینی انرژی و گرمای مورد نیاز خود را از خورشید می‌گیرند و از زمانی که اولین تقسیم سلولی روی سیاره ما رخ داد، این انرژی نقشی کلیدی داشته است.

با این حال گاهی اوقات، خورشید نسبتا آرام ما هم مانند بسیاری از ستاره‌های دیگر کیهان، شراره‌های مرگباری را از خود خارج می‌کند. به بیان دقیق‌تر، بعضی وقت‌ها انرژی مغناطیسی قدرتمند اتمسفر خورشید از حالت پایداری خارج می‌شود و مقدار بیش از حدی انرژی به شکل شراره خارج می‌شود. حال اگر چنین سطحی از انرژی به سمت زمین روانه شود، مشکلات مختلفی از اختلال در ارتباطات رادیویی گرفته تا خاموشی‌های بلند مدت، رخ خواهد داد.

ولی همان‌طور که اشاره شد، ستاره منظومه ما به نسبت برخی دیگر از اجرام مشابه مانند کوتوله‌های سرخ، بسیار کم فعالیت بوده و مشاهدات نشان می‌دهند که رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری می‌توانند به صورت مرتب و با شدتی باورنکردنی، شراره‌های خطرناکی را در اطراف خود آزاد کنند. همین مسئله مدنظر گروهی از محققان قرار گرفته که تاثیر چنین شراره‌هایی روی احتمال به وجود آمدن حیات در سیاره‌های اطراف کوتوله‌های سرخ را مدنظر قرار داده‌اند.

فعالیت انواع ستاره‌ها

این دانشمندان تاثیر حضور در چنین محیطی را روی اتمسفر سیاره‌های اطراف ستاره‌های نوع ام (M-type)، نوع کی (K-type) و همچنین نوع جی (G-type) بررسی کرده‌اند. این اجرام آسمانی به عنوان ستاره‌های کم جرم دسته‌بندی می‌شوند.

هاوارد چن (Howard Chen)، دانشجوی دکتری از دانشگاه نورث وسترن بوده که در مقاله اخیر خود به همراه همکارانش این موضوع را مورد بررسی قرار داده است. تیم چن می‌گوید که خورشید همانند یک غول آرام عمل می‌کند که سنی از آن گذشته و به همین خاطر، فعالیت آن نسبت به ستاره‌های جوان‌تر و کوچک‌تر، زیاد نیست. از طرف دیگر سیاره زمین هم میدان مغناطیسی قدرتمندی دارد که بادهای خورشیدی آسیب‌رسان ستاره منظومه ما را منحرف می‌کند.

به همین دلیل روی زمین انواع و اقسام موجودات زنده پیدا می‌شوند؛ اما به احتمال قوی، چنین وضعیتی در اطراف رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری، یعنی کوتوله‌های نوع ام برقرار نیست. در حقیقت مشکل از آنجایی شروع می‌شود که اگر سیاره‌ای نوعی سپر دفاعی در مقابل شراره‌های ستاره‌ای و فوران‌های تاجی ستاره‌ها نداشته باشد، امکان شکل‌گیری هر نوع موجود زنده‌ای روی آن فوق‌العاده پایین می‌آید.

چن می‌گوید که هر ستاره علاوه بر فعالیت‌های ذکر شده، با وقایع پروتونی هم می‌تواند اتمسفر سیاره‌های اطراف خود را تخریب کرده و اوزون موجود در این اتمسفرها را از بین ببرد. البته فوران‌هایی که پس از سپری شدن مدت زمان‌های طولانی آزاد می‌شوند، تاثیر چندانی نخواهد گذاشت، اما وقتی بحث کوتوله‌های سرخ و فعالیت‌های مداوم آن‌ها به میان می‌آید، ماجرا فرق خواهد کرد.

سیارات اطراف رایج ترین ستاره های کهکشان

در مقاله دانشگاه نورث وسترن اشاره شده که قرار گرفتن طولانی مدت در معرض شراره‌ها ترکیب شیمیایی جو سیارات را شدیدا تحت تاثیر قرار می‌دهد. در واقع وقتی سیاره‌ای به دور رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری، دائما در معرض چنین شراره‌هایی باشد، وضعیت جو آن وارد نوع جدیدی از تعادل شیمیایی می‌شود.

یکی از اصلی‌ترین تغییرات رخ داده، در میزان اوزون اتمسفر است؛ همان‌طور که می‌دانیم، اوزون موجود در جو زمین از ما در مقابل تشعشعات فرابنفش خورشید محافظت می‌کند. با این حال، اگر سیاره‌ای در فاصله نزدیک یک کوتوله سرخ حرکت کند، فعالیت‌های مخرب ستاره می‌توانند اوزون موجود در جو را از بین ببرند. به این ترتیب پرتوهای ماورا بنفش به راحتی به سطح سیاره می‌رسند و در نتیجه احتمال پیدایش حیات شدیدا کاهش می‌یابد.

برای بررسی‌های اخیر، تیم چن از داده‌های جمع‌آوری شده توسط ماهواره تس (TESS) ناسا به همراه داده‌های آب و هوایی طولانی مدت سیاره‌های فراخورشیدی استفاده کردند؛ این داده‌ها در مدل‌هایی استفاده شدند که وضعیت قرار گرفتن در معرض شراره‌های خورشیدی را شبیه‌سازی می‌کردند. البته با وجود بررسی‌های دقیق، در برخی از مدل‌ها دیده شد که اوزون موجود در اتمسفر سیاره‌ها حتی با وجود شراره‌های ستاره‌ای شدید، همچنان باقی می‌ماند.

دنیل هورتون (Daniel Horton)، یکی دیگر از نویسندگان مقاله اخیر در مورد رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری می‌گوید که به احتمال قوی فعالیت‌های ستاره‌ای شانس شکل‌گیری حیات روی سیارات را صفر نمی‌کنند. در واقع در برخی موارد تمام اوزون موجود در جو این سیاره‌های در خطر شراره‌ها، کاملا از بین نمی‌روند و به همین دلیل، شانسی برای ادامه حیات روی اجرام آسمانی مورد نظر باقی خواهد ماند.

کمربند حیات پذیری

نکته جالب در مورد قرارگیری سیارات در موقعیت مناسب این بوده که این اجرام آسمانی نباید بیش از حد از ستاره خود دور باشند، چرا که چنین فاصله‌ای آب مایع موجود در سطح آن‌ها را کاملا منجمد خواهد کرد. از طرف دیگر نزدیکی بیش از حد به ستاره هم سیاره را شدیدا داغ کرده و آن را به جهنمی سوزان تبدیل می‌کند. چنین شرایطی بین دوری بیش از حد و نزدیک کشنده، گاهی وضعیت سیارات را چالش‌برانگیز می‌کند چرا که فاصله مناسب از ستاره جرم آسمانی را در معرض انواع شراره‌های ستاره‌ای قرار می‌دهد.

منطقه بهینه‌ای که در آن آب می‌تواند به صورت مایع و پایدار روی سطح سیاره باقی بماند، کمربند حیات نام دارد و از آنجایی که کمربند حیاتی کوتوله‌های سرخ به واسطه دمای پایین این اجرام در فاصله نزدیک از آن‌ها قرار گرفته، شراره‌های زیادی به سیارات موجود در این منطقه اصابت می‌کنند. به علاوه، وقتی سیاره‌ای بیش از حد به یک ستاره نزدیک می‌شود، پدیده قفل گرانشی (tidal-locking) رخ می‌دهد و یک طرف از سیاره همیشه به سمت ستاره قرار خواهد گرفت.

این موضوع در حالی بوده که برای ستاره بزرگ‌تر و داغ‌تری مانند خورشید، کمربند حیاتی (منطقه قرارگیری کنونی زمین) در فاصله مناسبی از ستاره بوده و مشکلات چندانی مانند آنچه در منظومه رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری می‌بینیم، رخ نخواهد داد.

تصویر بالا نشان می‌دهد که اصابت مداوم شراره‌های ستاره‌ای به سیاره‌ای مثل زمین چگونه می‌تواند اتمسفر سیاره را دگرگون کند.

نکات مثبت رایج ترین ستاره کهکشان

با این تفاسیر، ترکیب قرار گرفتن در معرض شراره‌ها و همچنین قفل گرانشی، برای شانس شکل‌گیری حیات مناسب نیست. از طرف دیگر، می‌دانیم که سیاره ما در فاصله مناسبی از خورشید قرار دارد که می‌تواند به دور مدار خود گردش کرده و با چنین گردشی سپر مغناطیسی محافظ خود در مقابل پرتوهای فرابنفش را به وجود بیاورد. حال وقتی سیاره‌ای در قفل گرانشی قرار بگیرد، این سپر به وجود نخواهد آمد و تشعشعات مورد نظر وضعیت بدی را برای هر شکلی از موجودات زنده روی سطح سیاره به وجود خواهند آورد.

تا این بخش از مقاله پیش رو، خبر خوشحال کننده‌ای در مورد تحقیق راجع به رایج ترین ستاره های کهکشان مطالعه نکردیم، اما این‌طور که به نظر می‌رسد، فعالیت‌های شدید ستاره‌ای می‌توانند جستجوی ما برای یافتن موجودات فضایی را سرعت ببخشند. در واقع هورتون می‌گوید که شراره‌های موجود می‌توانند امکان تشخیص گازهای ناشی از فعالیت‌های زیستی در سیاره‌های فراخورشیدی را راحت‌تر کنند.

به بیان دیگر، انرژی ناشی از این فعالیت‌های ستاره‌ای به دانشمندان کمک می‌کند تا وجود گازهایی مانند نیتریک اسید، نیتروس دی اکسید و همچنین نیتروس اکسید را راحت‌تر تشخیص دهند. گازهایی که همگی می‌توانند نشانه‌ای از وجود جانداران روی سیاره‌ای باشند که در معرض شراره‌های ستاره‌ای قرار گرفته است.

چن در این رابطه می‌گوید که پدیده آب و هوای فضایی یا همان وزش بادهای ستاره‌ای و فوران شراره‌ها، به صورت عمومی به عنوان عاملی مخرب برای حیات جانداران در نظر گرفته می‌شود. با این حال تحقیق اخیر نشان داده که برخی از آب و هواهای فضایی می‌توانند امکان تشخیص ساده‌تر نشانه‌های حیاتی را فراهم کنند.

پیچیدگی جستجو برای یافتن موجودات فضایی

البته این موضوع تنها برای برخی از آب و هواهای رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری صادق بوده و در موارد دیگر، پدیده‌های فضایی مورد نظر عملا هر نشانه‌ای از حضور موجودات زنده را نابود خواهند کرد. به عنوان مثال اکسید هیدروژن موجود در شراره‌ها می‌توانند برخی از نشانه‌های بیولوژیکی کلیدی مانند متان، دیمتیل سولفید و کاربنیل سولفید را نابود که و احتمال تشخیص حضور این گازها توسط تجهیزات دانشمندان زمینی را کاملا از بین ببرند.

نکته دیگری که نقش فعالیت‌های شدید کوتوله‌های سرخ را تا حدی مثبت می‌کند، ارتباط آن‌ها با مشخص شدن ویژگی‌های مغناطیسی سیارات فراخورشیدی است. با این حال مقالات دیگری در رابطه با این ستاره‌ها منتشر شده‌اند که همچنان احتمال پیدایش حیات در منظومه کوتوله‌های نوع ام را فوق‌العاده پایین می‌دانند. البته همین تحقیقات موضوع را بسیار پیچیده‌تر از آنچه تصور می‌کنیم، در نظر گرفته‌اند.

به عنوان مثال نکته جالب دیگر در مورد رایج ترین ستاره های کهکشان راه شیری عمر بالای آن‌ها بوده که باعث می‌شود تا سیاره‌های اطراف شانس بسیار بیشتری برای میزبانی از حیات داشته باشند. همچنین، در برخی موارد اوزون ناپدید شده از اتمسفر این سیاره‌ها می‌تواند به حالت عادی بازگشته و مجددا از سطح سیاره محافظت کند. مقاله تحقیقاتی تیم چن هم بیش از هر چیز روی نشان دادن پیچیدگی‌های تلاش دانشمندان برای پیدا کردن جانداران فضایی تاکید دارد.

به علاوه، تیم چن در پژوهش خود نکته مهمی را در مورد نقش شراره‌های ستاره‌ای در تشخیص ترکیب اتمسفر سیارات عنوان کرده‌اند که تا به امروز در تحقیقات دیگر مورد توجه قرار نگرفته است. اخیرا مقاله تیم دانشگاه نورث وسترن در ژورنال “Nature Astronomy” چاپ شد.