گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
تلسکوپ فضایی جیمز وب درک انسان از نجوم را وارد فاز جدیدی کرده است و ستاره‌شناسان و اخترزیست‌شناسان امیدوارند که این تلسکوپ بتواند در پیدا کردن حیات بیگانه قدم‌های بزرگی بردارد.
عناصر و پارامترهای حیات در سراسر کیهان پخش شده‌اند. در حالی که سیاره زمین تنها سیاره شناخته‌شده در کیهان بوده که در آن حیات وجود دارد، اما شناسایی حیات در عالم‌های بیگانه و فراتر از زمین هدف اصلی نجوم مدرن و علوم سیاره‌ای است.
به لطف تلسکوپ‌های نسل بعدی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب، محققانی همچون کریس ایمپی و دنیل آپای که تخصص آنها در حوزه سیارات فراخورشیدی و اختر زیست شناسی است، به زودی قادر خواهند بود ترکیب شیمیایی اتمسفر سیارات اطراف ستاره‌های دیگر را اندازه گیری کنند. امید آنها بر این است که یک یا چند مورد از این سیاره‌ها دارای اثر شیمیایی حیات باشند.
سیارات فراخورشیدی قابل سکونت
در منظومه شمسی و در جاهایی که در آن آب مایع وجود دارد، مانند آبخوان‌های زیرسطحی سیاره مریخ یا در اقیانوس‌های اروپا، منظور از اروپا یکی از هفتاد و دو قمر سیاره مشتری بوده، ممکن است حیات نیز وجود داشته باشد؛ اما جستجوی حیات و تشخیص آن در این مکان‌ها کار بسیار دشواری، زیرا دسترسی به این سیارات سخت بوده و شناسایی حیات نیازمند ارسال یک کاوشگر برای بازگرداندن نمونه‌های فیزیکی است.
بسیاری از ستاره‌شناسان بر این باورند که احتمال وجود حیات در سیاراتی که به دور ستارگان دیگر می‌چرخند وجود دارد و این امکان نیز هست که در ابتدا حیات در این سیارات پیدا شود. محاسبات نظری به این قضیه اشاره دارند که حدود 300 میلیون سیاره با احتمال قابلیت سکونت تنها در کهکشان راه شیری قرار دارند و چندین سیاره قابل سکونت دیگر نیز که به اندازه زمین هستند در فاصله 30 سال نوری از سیاره زمین وجود دارند که اساساً همسایگان کهکشانی بشریت به شمار می‌روند.
تاکنون، ستاره‌شناسان بیش از پنج هزار سیاره فراخورشیدی، از جمله صدها سیاره با احتمال قابلیت سکونت را با استفاده از روش‌های غیرمستقیم که در آن چگونگی تأثیر یک سیاره بر ستاره نزدیک خود را اندازه‌گیری می‌کنند، کشف کرده‌اند. این محاسبات اگرچه می‌تواند اطلاعاتی در مورد جرم و اندازه یک سیاره فراخورشیدی به ستاره‌شناسان بدهد، اما از ارائه اطلاعات بیشتر عاجز است.
به دنبال ردپاهای زیستی
برای شناسایی و تشخیص حیات در یک سیاره‌ای دور، اخترزیست‌شناسان نور ستاره‌ای را که با سطح یا جو یک سیاره تعامل داشته است، مورد مطالعه قرار می‌دهند. اگر سطح یا جو آن سیاره مورد نظر با حیات توام شده باشد، نور ستاره نزدیک به آن سیاره ممکن است حاوی سرنخ‌هایی باشد که به آن ردپاهای زیستی می‌گویند.
سیاره زمین در نیمه اول وجود خود با اینکه میزبان حیات ساده‌ای با نام حیات تک سلولی بود، اما جوی بدون اکسیژن داشت. ردپاهای زیستی سیاره زمین در این دوران اولیه بسیار ضعیف بود، اما 2.4 میلیارد سال پیش زمانی که خانواده جدیدی از جلبک‌ها تکامل یافتند، این وضعیت به طور ناگهانی تغییر کرد. جلبک‌ها با استفاده از فرآیند فتوسنتز اکسیژن آزاد را تولید می‌کردند، اکسیژن آزاد از نظر شیمیایی با هیچ عنصر دیگری پیوند ندارد. از آن زمان به بعد، جو مملو از اکسیژن سیاره زمین یک ردپای زیستی قوی که به راحتی می‌توان تشخیص داد را روی نوری که از آن عبور می‌کند، به جا گذاشت.
هنگامی که نور از سطح یک ماده بازتاب پیدا کرده یا از یک گاز عبور می‌کند، یک سری از طول موج‌های خاص نور بیشتر از دیگر طول موج‌ها در سطح آن ماده یا گاز محبوس می‌شوند. دلیل اینکه اجسام رنگ‌های متفاوتی نسبت به یکدیگر دارند، این محبوس‌شدن انتخابی طول موج‌های نور است. برگها سبز هستند زیرا کلروفیل یا سبزینه موجود در برگها برای جذب نور در طول موج‌های قرمز و آبی بسیار قوی است؛ بنابراین با برخورد نور به برگ، طول موج‌های قرمز و آبی جذب شده و بیشتر نور سبز به چشمان شما باز گردانده می‌شود.
الگوی نور بازتاب شده با ترکیب خاصی از ماده‌ای که نور با آن تعامل دارد تعیین می‌شود. به همین دلیل، ستاره‌شناسان می‌توانند با اندازه‌گیری رنگ خاص نوری که از یک سیاره بازتاب می‌شود، چیزی در مورد ترکیب جو یا سطح یک سیاره فراخورشیدی دریابند. از این روش می‌توان برای تشخیص وجود گازهای جوی خاصی که با حیات مرتبط هستند، مانند اکسیژن یا متان، استفاده کرد؛ زیرا این گازها علائم بسیار خاصی را در نور از خود به جای می‌گذارند. همچنین از این روش می‌توان برای تشخیص رنگ‌های ویژه و خاص در سطح یک سیاره استفاده کرد.
برای مثال، روی سیاره زمین، کلروفیل و سایر رنگدانه‌هایی که گیاهان و جلبک‌ها برای فتوسنتز استفاده می‌کنند، طول موج‌های خاصی از نور را جذب می‌کنند. این رنگدانه‌ها رنگ‌های ویژه‌ای را تولید می‌کنند که با استفاده از دوربین حساس مادون قرمز قابل تشخیص هستند. اگر دیدید که این رنگ‌ها در سطح یک سیاره دور منعکس می‌شوند، قطعاً وجود کلروفیل در آن سیاره را نشان می‌دهد.
تلسکوپ‌های موجود در فضا و زمین
برای تشخیص این تغییرات ظریف در نوری که از یک سیاره فراخورشیدی با احتمال قابلیت سکونت می‌آید، به یک تلسکوپ فوق‌العاده قدرتمند نیاز است. در حال حاضر، تنها تلسکوپی که قادر به انجام چنین کار برجسته‌ای بوده، تلسکوپ فضایی جدید جیمز وب است.
تلسکوپ فضایی جیمز وب عملیات علمی خود را در جولای 2022 آغاز کرد و طیف سیاره فراخورشیدی غول پیکر گازی WASP-96b را مورد بررسی قرار داد. نتایج بررسی طیف از وجود آب و ابر در این سیاره خبر داد، اما سیاره‌ای به بزرگی و داغی WASP-96b بعید است که میزبان حیات باشد. با این حال، این داده‌های اولیه نشان می‌دهد که تلسکوپ فضایی جیمز وب حتی قادر به تشخیص نشانه‌های شیمیایی ضعیف در نوری که از سیارات فراخورشیدی می‌آید است.
در ماه‌های آینده، این تلسکوپ قرار است آینه‌های خود را به سمت TRAPPIST-1e، یک سیاره با احتمال قابلیت سکونت که به اندازه سیاره زمین بوده و تنها 39 سال نوری از زمین فاصله دارد، بچرخاند. قابل ذکر است که James Webb قادر است سیارات را در هنگام عبور از جلوی ستاره میزبانشان و با گرفتن نور ستاره‌ای که از سیاره می‌گذرد، برای پیدا کردن ردپاهای زیستی مورد بررسی قرار دهد، اما این تلسکوپ برای جستجوی حیات طراحی نشده است، بنابراین این تلسکوپ تنها قادر به بررسی دقیق تعدادی از نزدیک‌ترین جهان‌ها با احتمال قابلیت سکونت است.
همچنین این تلسکوپ فقط می‌تواند تغییرات در سطوح اتمسفری دی اکسید کربن، متان و بخار آب را تشخیص دهد. در حالی که ترکیب خاصی از این گازها ممکن است حاکی از وجود حیات باشد، اما جیمز وب قادر به تشخیص وجود اکسیژن غیرپیوندی نیست، که قوی‌ترین نشانه برای حیات است.
تفکرات برجسته برای تلسکوپ‌های فضایی آینده که حتی ممکن است قوی‌تر باشند، شامل طرح‌هایی برای مسدودکردن نور درخشان ستاره میزبان یک سیاره است تا بتوان نور ستاره‌ای بازتابیده شده از سیاره را آشکار کرد. اگر بخواهیم به زبان ساده‌تر این طرح‌ها را توضیح دهیم می‌توان آن را دقیقاً به زمانی که از دستمان برای جلوگیری از تابش نور خورشید به چشم‌هایمان استفاده می‌کنیم تا اجسام فاصله دور را بهتر تماشا کنیم، نسبت داد. برای انجام این کار، تلسکوپ‌های فضایی آینده می‌توانند ماسک‌های داخلی یا فضاپیماهای بزرگ و چترمانند که در خارج از تلسکوپ تعبیه شده استفاده کنند. هنگامی که نور ستاره میزبان مسدود شود، مطالعه نوری که از یک سیاره بازتابیده می‌شود بسیار راحت‌تر خواهد بود.
همچنین سه تلسکوپ زمینی عظیم در حال ساخت وجود دارد که قادر به جستجوی ردپاهای زیستی خواهند بود. این سه تلسکوپ، تلسکوپ بزرگ ماژلان، تلسکوپ سی متری یا TMT و تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی یا ELT نام دارند. هر کدام از این تلسکوپ‌ها از تلسکوپ‌های موجود روی سیارع زمین بسیار قوی‌تر هستند و با وجود نقص جو زمین که نور ستاره‌ها را منحرف می‌کند، این تلسکوپ‌ها ممکن است بتوانند اتمسفر نزدیک‌ترین جهان‌ها را برای یافتن اکسیژن بررسی کنند.
این بررسی‌ها، زیست‌شناسی بوده یا زمین‌شناسی؟
حتی با استفاده از قوی‌ترین تلسکوپ‌هایی که در دهه‌های آینده ساخته خواهند شد، اخترزیست‌شناسان تنها قادر خواهند بود که ردپاهای زیستی تولیدشده توسط سیاراتی که به طول کامل با حیات توام شده‌اند را مورد بررسی قرار دهند. متأسفانه بیشتر گازهایی که توسط حیات زمینی آزاد می‌شوند، توسط فرآیندهای غیر زیستی نیز تولید می‌شوند. فرآیند فتوسنتز منجر به تولید اکسیژن می‌شود، اما تابش نور خورشید هنگامی که مولکول‌های آب را به اکسیژن و هیدروژن تقسیم می‌کند نیز این کار را انجام می‌دهد.
احتمال بسیار بالایی وجود دارد که ستاره‌شناسان در هنگام جستجوی حیات بیگانه و دوردست، با برخی موارد که مثبت کاذب هستند رو به رو شوند. برای کمک به رد کردن این موارد مثبت کاذب، اخترشناسان باید سیاره مورد نظر را به اندازه کافی شناسایی و درک کرده باشند تا بفهمند که آیا فرآیندهای زمین‌شناسی یا جوی آن ممکن است یک ردپای زیستی را شبیه‌سازی کند یا خیر.
نسل بعدی مطالعات سیارات فراخورشیدی این پتانسیل را دارد که نیازی به شواهد مورد نیاز برای اثبات وجود حیات نداشته باشد. اولین اطلاعات منتشر شده از تلسکوپ فضایی جیمز وب یک حس شگفت‌انگیز از پیشرفت که در آینده نزدیک اتفاق خواهد افتاد را به ما القا کرده است.
این مقاله توسط کریس ایمپی، استاد نجوم در دانشگاه آریزونا و دانیل آپای، استاد ستاره‌شناسی و علوم سیاره‌ای در دانشگاه آریزونا منتشرشده است. علاقه‌مندان به مطالعه مقاله اصلی می‌توانند به این لینک مراجعه کنند.