آیا سیارۀ فراخورشیدی «کِی 2» واقعا قابل سکونت است؟

فرادید| سال ۲۰۲۰، دانشمندان ادعا کردند نشانه‌ای از حیات را روی زهره یافته‌اند: نشانه‌هایی از گازی بدبو به نام فسفین که روی زمین توسط میکروب‌ها تولید می‌شود. این ادعا به سرعت به چالش کشیده شد و هنوز هم درباره‌اش بحث می‌شود. حالا، یک گاز بدبوی دیگر موجب بحث‌هایی درباره‌ی حیات فرازمینی شده، این‌بار روی یک سیاره فراخورشیدی!

به گزارش فرادید، محققان روز ۱۶ آوریل اعلام کردند با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) گازی به نام دی‌متیل سولفید (DMS) را در جوّ سیاره K۲-۱۸b کشف کرده‌اند، سیاره‌ای که در ناحیه قابل‌سکونت ستاره‌اش قرار دارد. روی زمین، DMS بیشتر توسط فیتوپلانکتون‌های میکروسکوپی تولید می‌شود. در سیارات دیگر، ممکن است این گاز به‌عنوان ردپای زیستی شناخته شود، به بیان دیگر نشانه‌ای از حیات!

دانشگاه کمبریج، که میزبان چند تن از پژوهشگران دخیل در این کشف است، به‌سرعت این یافته را به عنوان «قوی‌ترین نشانه‌های فعالیت زیستی خارج از منظومه شمسی» تبلیغ کرد. برخی رسانه‌ها نیز این DMS را نشانه‌ای محتمل از حیات دانستند. اما همه دانشمندان به یک اندازه خوش‌بین نیستند. 

جاشوآ کریسِنسِن-تاتِن، اخترزیست‌شناس دانشگاه واشنگتن گفته: «من نسبت به این ادعا بسیار بدبین هستم و آرزو می‌کردم رسانه‌ها شک و تردید جامعه اخترزیست‌شناسی را بهتر منعکس می‌کردند.» 

برای کلارا سوسا-سیلوا، اخترشیمیدانی از کالج بارد که در ماجرای فسفین در زهره درگیر بود، این وضعیت به‌شکل ناامیدکننده‌ای آشناست: «ما از ماجرای فسفین در زهره به قدر کافی نیاموختیم!» 

ادعاهای محققان چیست؟ 

سال ۲۰۲۳، همین تیم به رهبری نیکو مادوسودان، اخترفیزیکدان کمبریج، مشاهداتی از JWST منتشر کرد که نشانه‌هایی از DMS در K۲-۱۸b را نشان می‌داد. 

بر اساس همان داده‌ها، محققان نتیجه گرفتند K۲-۱۸b نوعی سیاره قابل‌سکونت به نام «جهان هایسیان» است. مادوسودان و همکارانش این اصطلاح را سال ۲۰۲۱ برای توصیف، سیاره‌های فرضی ابداع کردند که بزرگ‌تر از زمین، کوچک‌تر از نپتون، عمدتاً از جنس آب و پوشیده در پوشش ضخیمی از هیدروژن و هلیوم بودند. آن‌ها ممکن است در شرایط مناسب، اقیانوس‌هایی معتدل در سطح داشته باشند که برای زندگی مناسب باشند. 

کشف DMS در سال ۲۰۲۳ به حد استانداردهای آماری رایج در نجوم نمی‌رسید. اما مطالعه‌ی جدید، بر اساس داده‌هایی از یک ابزار دیگر JWST انجام شده که به نور با طول‌موج‌های متفاوت حساس است. 

در حالی که کشف قبلی بسیار ضعیف بود، این‌بار پیداست نشانه DMS قوی‌تر است. مادوسودان و همکارانش ادعا می‌کنند شناسایی DMS (یا مولکولی مشابه به نام دی‌متیل دی‌سولفید یاDMDS) به سطح معناداری «سه سیگما» رسیده است. این یعنی احتمال اینکه این کشف تصادفی باشد، کمتر از ۰.۳ درصد است، هنوز کمتر از استاندارد پنج سیگما، اما بسیار قانع‌کننده‌تر از قبل! 

مادوسودان می‌گوید: «با توجه به تمام دانسته‌هایمان درباره این سیاره، جهان هایسیانی با اقیانوسی پر از حیات بهترین سناریو برای توضیح این داده‌هاست.» 

آیا به راستی DMS در آنجا وجود دارد؟ 

برخی دانشمندان آن‌قدر مطمئن نیستند. بعضی تردید دارند DMS یا DMDS اصلاً آنجا وجود داشته باشد. 

دانشمندان می‌توانند با استفاده از JWST، گازها را از راه اثرشان بر نور ستاره که از جوّ سیاره عبور کرده، شناسایی کنند. این اثرات شیمیایی به شکل نوساناتی در نمودارهای شدت نور نسبت به طول‌موج ظاهر می‌شوند. مطالعه جدید این نوسانات طیفی را با ۲۰ مولکول مقایسه کرده است. سوسا-سیلوا می‌گوید: «این مقدار مولکول بیش از چیزی‌ست که اخترشناسان معمولاً بررسی می‌کنند. فقط موضوع اینست که اخترشناسان معمولاً ادعای کشف حیات نمی‌کنند.» بیشتر آن مولکول‌ها از نظر ساختاری شباهتی به DMS و DMDS ندارند، بنابراین این بررسی دقیقاً یک غربالگری هدفمند برای شناسایی احتمال نتایج مثبت کاذب نبوده است. »

محقق دیگر، رایان مک‌دونالد از دانشگاه میشیگان، سطح سه سیگمای ادعاشده را «دست‌کاری آماری» توصیف کرد. 

کرایدبرگ اما ملایم‌تر برخورد کرده و گفته: «فکر می‌کنم تیم کشف کارش عالی بوده، واقعاً با دقت با داده‌ها کار کرده‌اند. ولی من به‌عنوان کسی که خودش هم در این حوزه کار می‌کند، می‌دانم که واقعاً کار سختی است.» 

آیا K۲-۱۸b اصلاً قابل‌سکونت هست؟ 

با وجود قرار گرفتن K۲-۱۸b در ناحیه قابل‌سکونت، این سیاره هیچ شباهتی به زمین ندارد. شعاع آن ۲.۶ برابر و جرمش ۸.۶ برابر زمین است؛ سیاره‌ای مرموز و بیگانه و شاید حتی غیرقابل سکونت. 

تیمی مستقل که داده‌های ۲۰۲۳ تیم کمبریج را دوباره تحلیل کرد، نه تنها DMS بلکه دی‌اکسیدکربن هم پیدا نکردند و این ضربه‌ای به فرضیه‌ی جهان هایسیان بود که پیش‌بینی می‌کرد مقدار زیادی دی‌اکسیدکربن وجود داشته باشد. مطالعه‌ای دیگر ادعا کرده که K۲-۱۸b به احتمال زیاد گوی گازی غیرقابل سکونتی است که اصلاً سطح ندارد. حتی تیم دیگری پیشنهاد داده که اقیانوس آن ممکن است از آب نباشد، بلکه از ماگما تشکیل شده باشد. 

مادوسودان اشاره می‌کند که تحلیل‌هایی که وجود نداشتن CO2 را گزارش داده‌اند، هنوز داوری نشده‌اند. پرسش‌های بدون پاسخ وجود دارد، اما این‌ها دلیلی بر غیرقابل سکونت بودن نیستند. نشانه‌های CO2 قطعاً وجود دارد. »

حتی اگر K۲-۱۸b یک جهان هایسیان باشد، به معنای قابل‌سکونت بودنش نیست. بدون لایه‌ای بازتابنده از ابرها، اقیانوس آن زیر پوشش هیدروژنی می‌پزد. بر مبنای مطالعه‌ی جدید، این سرنوشت محتمل برای هر اقیانوسی روی K۲-۱۸b است. 

نیک وُگان، دانشمند ناسا ایمز می‌گوید: «ساده‌ترین توضیح برای این سیاره، جوّی بسیار ضخیم از نوع سیارات غول‌پیکر است که هیچ سطح قابل‌سکونتی ندارد.» 

اگر DMS آنجاست، آیا منشأ آن حیات است؟ 

حتی اگر دانشمندان وجود DMS را تأیید کنند و K۲-۱۸b یک جهان هایسیان قابل‌سکونت باشد، باز هم بهتر است زود امیدوار نشویم. 

تا زمانی که دانشمندان نتوانند دلایل غیرزیستی (غیر مرتبط با حیات) را برای DMS رد کنند، این گازها نمی‌توانند ردپای زیستی واقعی باشند. به گفته‌ی هریسون اسمیت و همکارش کول ماتیس، شناسایی مثبت کاذب در سیارات فراخورشیدی کار بسیار دشواری است. 

سوسا-سیلوا می‌گوید: «حداقل زهره سیاره‌ای است که آن را می‌شناسیم. می‌دانیم چه شکلی است و چه محیطی دارد.» اما درباره K۲-۱۸b، تا زمانی که زمین‌شناسی و جوّ آن را نشناسیم، نمی‌توانیم با اطمینان بگوییم منبع DMS حیات است، نه شیمی بیگانه! 

ما همین حالا هم می‌دانیم طبیعت می‌تواند بدون حیات DMS تولید کند. سال گذشته، نورا هانی از دانشگاه برن DMS را روی دنباله‌دار ۶۷P یافت، که دقیقاً دنیای قابل‌سکونتی نیست. پژوهشگران دیگری نیز این ماده را در فضای میان‌ستاره‌ای یافته‌اند. سال گذشته، الینور براون شیمی‌دان از دانشگاه کلرادو در بولدر و همکارانش نشان دادند DMS می‌تواند در واکنش‌های شیمیاییِ مبتنی بر نور، در آزمایش‌هایی با جوّ مصنوعی در آزمایشگاه تولید شود.»

ماتیس می‌گوید: «هیچ دلیلی وجود ندارد که [DMS] را نتیجه‌ای منحصراً زیستی بدانیم. واقعاً هر کاری می‌کنم نمی‌توانم بفهمم دقیقاً این بحث درباره‌ی چیست. چرا فکر می‌کنند این می‌تواند احتمالاً نشانه‌ای از حیات باشد، وقتی منابع غیرزیستی‌اش را دیده‌ایم.» 

نویسندگان مطالعه برخی از این چالش‌ها را می‌پذیرند. مادوسودان می‌گوید نه دنباله‌دارها و نه مواد بین‌ستاره‌ای نمی‌توانند منبع غلظت بالای DMS و DMDS باشند که تیمش مشاهده کرده است. اما پیدایش DMS در محیط‌های مرده و عجیب نشان می‌دهد که هنوز درباره‌ی نحوه‌ی شکل‌گیری آن چیزهای زیادی باید یاد بگیریم. 

پذیرش‌ عدم قطعیت

ابهامات دیگری هم در کار است. ما نمی‌دانیم حیات روی زمین چگونه آغاز شده، بنابراین نمی‌دانیم آیا شرایط در K۲-۱۸b حتی اگر برای زمینی‌ها قابل‌زیست باشد، اصولاً می‌توانسته آغازگر حیات باشد یا نه. و حتی اگر واقعاً آنجا حیاتی بوجود آمده، چرا دانشمندان هیچ گاز زیستی دیگری را شناسایی نکرده‌اند؟ 

با این حال، باوجود تمام هشدارها و نکات احتیاطی، بیشتر پژوهشگرانی که با آن‌ها صحبت شده موافقند که دلیلی برای خوش‌بین بودن به مطالعه جدید درباره‌ی K۲-۱۸b وجود دارد. هانی می‌گوید: «این واقعاً یک دستاورد است. سی سال پیش، حتی نمی‌دانستیم سیارات فراخورشیدی وجود دارند.» 

پیتر ویکرز، فیلسوف علم از دانشگاه دورهام که درباره ادعاهای کشف حیات مطالعه کرده، ابتدا بدبین بود. او در این باره گفته: «اما هرچه بیشتر نگاه کردم، بیشتر فکر کردم که واقعاً این یافته مهم است و نباید دست‌کم گرفته شود.» 

از نظر مادوسودان، می‌توان هم‌زمان هم محتاط بود، هم هیجان‌زده. حتی ذره‌ای از شواهد درباره‌ی حیات فرازمینی، دستاوردی تحول‌آفرین است. اما از آن نقطه تا ادعای واقعی کشف حیات، فاصله زیادی است. ما باید هر دو را به رسمیت بشناسیم: دستاورد و احتیاط!»

مترجم: زهرا ذوالقدر