چرا موجودات فضایی ممکن است اصلا پیشرفته نباشند؟
یکی از مهم‌ترین پدیده‌هایی که به رشد و تکامل فناوری‌های بشری کمک کرد، «آتش» بود. اما اگر بیگانگانی در فضا وجود داشته باشند، ممکن است به خاطر عدم وجود اکسیژن همیشه در مرحله‌ای بدوی از تمدن باقی مانده باشند.
فرادید| یک گونۀ هوشمند، هر کجا که زندگی کند، برای ایجاد فناوری پیشرفته، احتمالاً به توانایی افزایش دمای مواد مورد استفاده در تولید نیاز دارد. نقش اکسیژن در فعال کردن احتراق در هوای آزاد در تکامل فناوری بشر، به ویژه در متالورژی، حیاتی بوده است. اما سیارات فراخورشیدی که اتمسفر آن‌ها حاوی کمتر از ۱۸ درصد اکسیژن است، احتمالاً اجازه احتراق در هوای آزاد را نمی‌دهند، به این معنا که اگر جهان‌های بیگانه به دنبال توسعه فناوری پیشرفته باشند، باید از یک چالش بسیار دشوار عبور کنند که می‌توان نامش را «گلوگاه اکسیژن» گذاشت.
به گزارش فرادید، پیش‌نیازهای سیاره‌ای برای تکامل یک گونه هوشمند و فناورانه چیست؟ اگر بشریت بخواهد در کهکشان، سیارات فراخورشیدی با نشانه‌های هوش تکنولوژیکی را جستجو کند، باید روی چه نوع سیاره‌هایی تمرکز کند: سیاراتی با ترکیبی از اقیانوس‌ها و خشکی‌ها؟ با تکتونیک‌های صفحه‌ای؟ میدان‌های مغناطیسی؟ به بیان دیگر، چه نوع سیاراتی برای توسعه یک تمدن تکنولوژیکی جهانی مساعد هستند؟
این دقیقاً همان پرسشی بود که من (آدام فرانک، استاد اخترفیزیک دانشگاه روچستر) و آمدئو بالبی، اختر زیست‌شناس ایتالیایی، حدود یک سال پیش از خودمان پرسیدیم. اگر حق با ما باشد، برای مکان و زمان شکل‌گیری حیات هوشمند در کیهان، ممکن است استلزامات بسیار بزرگی وجود داشته باشد.
گلوگاه اکسیژن
مقاله تحقیقاتی ما که در مجله Nature Astronomy منتشر شد، «گلوگاه اکسیژن برای تکنوکره‌ها» نام داشت و ایده آن ساده بود: برای ساخت فناوری پیشرفته، باید بتوانید دمای موادی را که برای ساخت آن فناوری استفاده می‌کنید، افزایش دهید. به متالورژی فکر کنید. اگر بخواهید چیزی شبیه تلسکوپ رادیویی بسازید، باید یک گروه آهن، نیکل، مس و سایر مواد خام را از زمین استخراج کنید و سپس آن‌ها را گرم کنید. گرما به این دلیل مورد نیاز است که فلزات ذوب شوند و بتوانند برای ساخت آلیاژ یا تبدیل شدن به اشکال مورد نیاز شما (مانند پایه یا سیم) مخلوط شوند. دمای بالا ممکن است برای چیزهای دیگری فراتر از متالورژی نیز مهم باشد، چون حتی توانایی پخت غذا در رشد هوش انسان دخیل است (مواد مغذی در غذاهای پخته شده بیشتر در دسترس هستند).
پس، چه چیزی لازم است تا یک گونه باهوش به دمای بالا دسترسی پیدا کند؟ یک پاسخِ برگرفته از تاریخ بشر، سوزاندن مواد (یعنی احتراق) است. اگر موجودات باهوشی که شروع به استفاده از ابزار می‌کنند، به آسانی به احتراق دسترسی داشته باشند، به راحتی می‌توانند از نردبان پیچیدگی تکنولوژی بالا بروند.
اما احتراق چیست؟ این پرسش ساده به نظر می‌رسد، اما درک واقعی آن برای من و و ناآگاهی نسبی‌ام از شیمی، نیازمند مقداری تلاش بود. احتراق اساساً یک واکنش شیمیایی گرمازا (exothermic) است که به سوخت و اکسیدکننده نیاز دارد. Exo اینجا به این معناست که پس از اعمال جرقه، واکنش‌های احتراق شروع به تولید گرما می‌کنند. واکنش‌ها تا زمانی که سوخت یا اکسیدکننده تمام شود ادامه دارند. مدتی پیش، من یک پست کامل در مورد خوشحالی‌ام از کشف جزئیات احتراق نوشتم، بنابراین دیگر کل آن را مرور نمی‌کنم. نکته اصلی آن این بود که کاشف به عمل آمد، اکسیژن بهترین اکسیدکننده همه‌جانبه است. (عناصر دیگر مانند فلوئور در واقع انرژی بیشتری در احتراق تولید می‌کنند، اما آنقدر واکنش‌پذیر هستند که هر چیزی با آن‌ها تماس پیدا کند، دچار خوردگی می‌شود.)
همین واقعیت ساده، برگرفته از جدول تناوبی معروف دوران دبیرستان، ما را به این نتیجه رساند که فقط سیاراتی که در جوّشان اکسیژن دارند می‌توانند میزبان تمدن‌های تکنولوژیکی باشند. پرسش بعدی این است که یک اتمسفر به چه مقدار اکسیژن نیاز دارد؟ با تکیه بر آزمایش‌های انجام‌شده در رشته‌های مختلف مانند مهندسی احتراق تا بیوژئوشیمی، دریافتیم جوّی با اکسیژن کمتر از ۱۸ درصد اجازه احتراق در هوای آزاد را نمی‌دهد. بطور برجسته، در بیشتر تاریخ ۴.۵ میلیارد ساله‌ی سیاره ما، سطح اکسیژن زمین بسیار بسیار کمتر از ۱۸ درصد بوده است. در واقع، تنها در طول ۵۰۰ میلیون سال گذشته یا بیشتر، جوّ اکسیژن کافی برای سوختن آزادانه هر چیزی را در هوای آزاد داشته است.
چرا اینها اهمیت دارند؟ یک گونه جوان و باهوش را در دنیای بیگانه‌ای تصور کنید که جوّ آن فقط ۱٪ اکسیژن دارد. این موجودات باهوشی که از ابزار استفاده می‌کنند، هرگز این شانس را ندارند که پس از برخورد صاعقه، سوختن درخت را تماشا کنند یا نمی‌توانند استفاده از آتش برای اهداف شخصی را تجربه کنند. آن‌ها هرگز این شانس را ندارند که یاد بگیرند چگونه می‌توان از آتش برای پختن غذا، پاکسازی زمین یا مهمتر از همه، ذوب فلزات استفاده کرد. فقر اکسیژن در هوای آن‌ها احتمالاً این موجودات را برای همیشه محبوس و رشد آن‌ها را محدود می‌کند. منظور من و پروفسور بالبی از «گلوگاه اکسیژن» همین بود. توسعه گسترده فناوری مستلزم دسترسی ساده و آسان به دماهای بالاست و احتراق در هوای آزاد ساده‌ترین و آسان‌ترین راه برای تحقق آن است (برای نمونه آیا دریچه‌های آتشفشانی آنقدر رایج هستند که به صنایع، اجازه تکامل دهند؟). به همین دلیل جوّهای غنی از اکسیژن اهمیت دارند. بنابراین سیاراتی این چنین ممکن است تنها سیارات میزبان هوش و تمدن باشند.
اما کهکشان چه تعداد از این نوع سیارات غنی از اکسیژن بالا دارد؟ اگر تعدادشان واقعاً کم باشد، ممکن است در نهایت، ما دارای یک مزیت بسیار ویژه برای رشد فناوری باشیم.
مترجم: زهرا ذوالقدر
