نیتروژن ، سرنخی جدید برای کشف حیات در سیارات بیگانه

یکی از فضاپیماهای سازمان فضایی ایالات متحده آمریکا ، ناسا به تازگی نیتروژن موجود در جو زمین را از فاصله ۱۷ میلیون مایلی رهگیری کرده و همین موضوع سرنخی جدید برای کشف حیات در سیارات بیگانه را به دانشمندان داده است.یافتن و اندازه گیری نیتروژن در جو یک فراسیاره (سیاره ای بیرون از سامانه ی خورشیدی) می تواند کلیدی برای تعیین زیست پذیری احتمالی آن سیاره باشد ، چرا که که نیتروژن می تواند سرنخ هایی درباره ی فشار سطح سیاره به ما بدهد. اگر نیتروژن فراوانی در جو یک سیاره یافته شود، آن سیاره تقریبا صد در صد فشار مناسب برای پایدار نگه داشتن آب مایع روی سطحش را خواهد داشت. آب مایع هم که یکی پیش نیازهای ضروری برای زندگی است.

اگر زندگی به راستی روی یک فراسیاره وجود داشته باشد، یافتن نیتروژن به همراه اکسیژن می تواند احتمال غیرزیستی بودن آن اکسیژن را رد کرده و به اخترشناسان امکان دهد که “زیستی” بودنش را تعیین کنند.یعنی می توانند تا اندازه ای مطمئن شوند که گونه ای موجود زنده آن اکسیژن را تولید کرده.هرچند که وجود اکسیژن نشانه قطعی زندگی روی سیاره های بیگانه نیست.

مشکل اینجاست که ردیابی نیتروژن از راه دور دشوار است. نیتروژن را اغلب به نام “گاز نادیدنی” (گاز نامریی) می خوانند زیرا در طیف دیدنی یا فروسرخ، چندان نور را تغییر نمی دهد و همین دیدنش را سخت کرده. بهترین راه برای دیدن نیتروژن در یک جو دوردست، سنجش برخورد مولکول های نیتروژن با یکدیگر است. “جفت های برخوردی” نیتروژن که در زمانی کوتاه و به طور گذرا ساخته می شوند، یک شناسه ی طیفی ویژه و شناسایی پذیر به وجود می آورند.

بر پایه ی پژوهشنامه ای که توسط ادوارد شویترمن، دانشجوی دکترای دانشگاه واشنگتن، با همکاری استاد اخترشناسی، ویکتوریا میدوز و نویسندگانی دیگر نوشته و روز ۲۸ اوت در آستروفیزیکال جورنال منتشر شده، یک تلسکوپ بزرگ با ابزارهای مناسب در آینده می تواند این شناسه ی ویژه را در جو سیاره های سنگی بیابد.

این پژوهشگران از داده های مدل سازی سه بعدی که در آزمایشگاه سیاره ایِ مجازیِ دانشگاه واشنگتن (VPL) به دست آمده بود بهره گرفتند تا ببینند شناسه های طیفی برخورد مولکول های نیتروژن در جو زمین چگونه دیده می شود، و سپس نتیجه ی به دست آمده را با چیزی که فضاپیمای ناسا از زمین دیده بود مقایسه کردند. این فضاپیما که برخورد ژرف یا Deep Impact نام داشت، در سال ۲۰۰۵ راهی فضا شده بود.

“برخورد ژرف” در بخشی از ماموریت خود به نام EPOXI، به مشاهده ی زمین و بررسی ویژگی های آن از راه دور پرداخت، به گونه ای که انگار زمین یک فراسیاره باشد. پژوهشگران با مقایسه ی داده های واقعی ماموریت EPOXI و داده های شبیه سازی از مدل های VPL توانستند شناسه های برخورد نیتروژن در جو سیاره‌مان را ببینند و چیزی که یک بیننده ی فرازمینی می بایست از زمین ببیند را تایید کنند.

شویترمن می گوید :

یکی از پیام های اصلی VPL اینست که همیشه پیش از آن که بتوانیم آگاهی هایمان برای بررسی یک فراسیاره ی احتمالا زمین-سان را برون‎یابی کنیم، نیاز به معتبر ساختن یک اندیشه داریم (یک اثبات مفهوم). برای همین است که بررسی زمین در نقش یک فراسیاره بسیار مهم است– ما توانستیم این اندیشه را اعتبار ببخشیم که نیتروژن می تواند اثری روی طیف زمین پدید بیاورد که از چشم یک بیننده ی دوردست آشکارپذیر باشد. این به ما می گوید که جستجویش در جاهای دیگر هم ارزش دارد.

پژوهشگران با بهره از این تاییدیه و به کار بردن مجموعه ای از مدل های VPL، ظاهر سیاره های فراخورشیدی را با در نظر گرفتن مقادیر گوناگون نیتروژن در جَو آن ها شبیه سازی کردند.

به نوشته ی این پژوهشگران، شناسایی نیتروژن به اخترشناسان کمک خواهد کرد تا ویژگی های جو سیاره هایی که توان زیست پذیری دارند را مشخص کنند و احتمال تولید اکسیژن از راه فرآیندهای غیرزیستی در آن ها را تعیین نمایند.

شویترمن می گوید:

یکی از نتیجه های هیجان انگیز پژوهش ما اینست که اساسا اگر به اندازه ی کافی نیتروژنی وجود داشته باشد که بشود شناساییش کرد، پس حتما فشار سطح برای پایدار ماندن آب به حالت مایع، در طیف بسیار گسترده ای از دماهای سطحی مناسب و کافی است.

منبع: sciencedaily