چرا تلسکوپ فضایی جیمز وب احتمالاً هرگز نمی‌تواند آثار حیات فرازمینی را پیدا کند؟
پژوهشگران به‌تازگی مدعی شدند که قوی‌ترین نشانه حیات فرازمینی را در داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب یافته‌اند؛ اما این ادعا چقدر به واقعیت نزدیک است؟
جیب نیوز – سیاره‌ی فراخورشیدی K2-18b در هفته‌های اخیر خبرساز شده؛ زیرا پژوهشگران اعلام کرده‌اند که ممکن است نشانه‌هایی از حیات را در این جهان پیدا کرده باشند. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) موفق به شناسایی دو ترکیب شیمیایی در جو این سیاره شده که روی زمین توسط موجودات زنده تولید می‌شوند. البته خود اخترشناسانی که این نتایج را ارائه کرده‌اند، تأکید دارند که حیات فرازمینی را پیدا نکرده‌اند، بلکه تنها به ترکیباتی رسیده‌اند که می‌توانند نشانگر وجود حیات باشند. اما این یافته‌ها پرسشی بزرگ‌تر را مطرح می‌کند: آیا تلسکوپ جیمز وب اساساً قادر به کشف حیات بیگانه است؟
به گزارش زومیت، تلسکوپ جیمز وب با چهار هدف علمی اصلی طراحی شده که یکی از آن‌ها «منشأ حیات و منظومه‌های سیاره‌ای» است. در زمان شکل‌گیری ایده ساخت جیمز وب، اسناد طراحی اولیه و مقالات علمی این موضوع را مطرح کرده بودند؛ هرچند در پیش‌بینی آنچه جیمز وب خواهد یافت، جانب احتیاط را رعایت می‌کردند. بیشتر نوشته‌ها اذعان داشتند که این تلسکوپ برای شناسایی نشانه‌های قطعی حیات با چالش‌های زیادی روبه‌رو خواهد بود. جیمز وب عمدتاً به‌عنوان گامی میانی بین تلسکوپ‌هایی مثل هابل و اسپیتزر و نسل بعدی تلسکوپ‌هایی درنظرگرفته می‌شد که از توانایی تشخیص قطعی آثار زیستی برخوردار خواهند بود.
«سارا سیگر» اخترشناس مشهور از MIT به همراه همکارانی از آمریکا، بریتانیا و اروپا در مقاله‌ای تازه یادآور شده‌اند که ارائه‌ی شواهد قطعی از وجود حیات در سیارههای فراخورشیدی با تلسکوپ جیمز وب بسیار دشوار است. این مقاله با عنوان «چشم‌انداز تشخیص نشانه‌های حیات در سیارههای فراخورشیدی در دوران جیمز وب»، قرار است در نشریه‌ی آکادمی ملی علوم آمریکا منتشر شود.
در ابتدای مقاله آمده است:
با ورود تلسکوپ جیمز وب، جست‌وجو برای نشانه‌های حیات در جهان وارد مرحله‌ی تازه‌ای شده است. تشخیص گازهای زیست‌امضا [که ممکن است به‌وسیله فرآیندهای زیستی تولیدشده باشند] از طریق طیف‌سنجی انتقالی جو سیارههای فراخورشیدی، از نظر اصولی در محدوده‌ی توانایی جیمز وب قرار دارد.
اما پرسش اینجاست که چقدر می‌توان به این تشخیص‌ها اعتماد کرد؟ آیا انتظارات عمومی فراتر از توان واقعی جیمز وب نیست؟
شواهد قطعی حیات روی سیاره‌ای دوردست مانند K2-18b هرگز قرار نیست به‌طور ناگهانی برای ما آشکار شوند
شواهد قطعی حیات روی سیاره‌ای دوردست مانند K2-18b هرگز قرار نیست به‌طور ناگهانی برای ما آشکار شوند. این سیاره حدود ۱۲۵ سال نوری با ما فاصله دارد. جوهای سیاره‌ای ساختار پیچیده‌ای دارند و این فاصله‌ی زیاد، فهم آن‌ها را سخت‌تر می‌کند.
طیف‌سنجی انتقالی، رویکردی که ازطریق تجزیه‌وتحلیل نور عبوری ستاره از درون جو سیاره به تشخیص گازهای موجود در آن جو می‌پردازد، ابزاری قدرتمند محسوب می‌شود؛ اما با چالش‌های بزرگی روبه‌رو است. نور ستاره‌ی میزبان می‌تواند نتایج طیف‌سنجی را آلوده کند و استخراج داده‌ها نیز کار آسانی نیست. به همین دلایل، سیگر و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که باید از این تصور دست کشید که ممکن است گازی خاص به‌عنوان «پاسخ جادویی» (نشانگر قطعی حیات) در جو سیاره‌‌ها کشف شود.
در عوض، نقش اصلی جیمز وب این است که درک جامع‌تری از سیارههای فراخورشیدی و جو آن‌ها فراهم کند. در مقاله آمده است: «شناسایی دقیق سیارههای سنگی یا زیرنپتون با تلسکوپ جیمز وب کاری بسیار پیچیده است و ما را از ایده‌ی یافتن یک گاز زیست‌امضا قطعی دور می‌کند.»
یکی از مشکلات جیمز وب در طیف‌سنجی انتقالی سیارههای سنگی و زیرنپتون این است که این تلسکوپ درواقع فقط برای سیاره‌هایی که به دور ستارگان کوتوله سرخ (M-type) می‌چرخند، مناسب است. از آنجایی که این ستارگان کوچک‌ترند، سیگنال سیارههای درحال گذر از مقابل آن‌ها بهتر دریافت می‌شود. در مقابل، ستارگان بزرگ‌تر و درخشان‌تر می‌توانند مقدار زیادی نویز به سیگنال سیاره‌ی گذری وارد کنند.
نویسندگان توضیح می‌دهند: «از آنجایی که ستارگان نوع M بین نصف تا یک‌دهم اندازه‌ی خورشید ما هستند، سیگنال طیف‌سنجی انتقالی آن‌ها حدود چهار تا صد برابر قوی‌تر از ستارگان هم‌اندازه با خورشید است.» بااین‌حال، خود ستارگان M نیز چالش‌های خاص خود را دارند.
مشکل اینجا است که کوتوله‌های سرخ فعال‌تر از ستارگان خورشیدمانند هستند. به‌نقل از پژوهشگران، «فعالیت مغناطیسی بالا در آن‌ها به شکل لکه‌های ستاره‌ای، نواحی درخشان و شراره‌ها دیده می‌شود که طیف‌ها را آلوده می‌کند،» نویسندگان مقاله اشاره می‌کنند که در منظومه‌ی معروف تراپیست-۱، ستاره‌ی کوتوله‌ی سرخ داده‌های طیف‌سنجی را به‌شدت آلوده کرده است. باید درنظر داشت که K2-18b نیز به دور کوتوله‌ای سرخ می‌چرخد.
نویسندگان هشدار می‌دهند که تفسیر سیگنال‌های طیف‌سنجی انتقالی و رسیدن به نتیجه‌گیری‌های قطعی کار بسیار دشواری است. آن‌ها می‌نویسند:
احتمالاً اغراق‌آمیز به‌نظر می‌آید که بخواهیم با استفاده از طیف‌های نوری به ویژگی‌های سیاره مانند ترکیب جو، سطح و درون سیاره، قابلیت زیست‌پذیری و وجود حیات پی ببریم. طیف‌های رصدشده از سیارههای فراخورشیدی، سیگنال‌هایی به‌شدت میانگین‌گیری‌شده و حاصل فرآیندهای پیچیده‌ی سه‌بعدی فیزیکی و شیمیایی جو هستند.»
تفسیر چنین سیگنال‌هایی ساده نیست و علم مطالعه‌ی جو سیارههای فراخورشیدی هنوز در مراحل ابتدایی خود به‌سر می‌برد. بااین‌حال، پژوهشگران در حال پیشرفت هستند. سیگر و همکارانش می‌گویند برای اطمینان از تشخیص اثر زیستی، باید سه معیار رعایت شود:
- کشف: آیا سیگنال قوی و مطمئن است؟
- نسبت‌دادن: آیا ویژگی‌های طیفی به درستی به گازهای مورد نظر نسبت داده شده‌اند؟
- تفسیر: آیا ویژگی‌های به‌دست‌آمده از سیاره قابل اتکا هستند؟
به گفته‌ی نویسندگان، کشف احتمالی دی‌متیل‌سولفید (DMS) و دی‌متیل دی‌سولفید (DMDS) در جو K2-18b هیچ‌یک از این سه معیار را به‌طور کامل برآورده نمی‌کند. پژوهشگران نتیجه می‌گیرند که: «ما با واقعیتی تلخ روبه‌رو هستیم: شاید با تلسکوپ جیمز وب، هرگز نتوانیم به‌طور قطعی مدعی کشف گاز زیست‌امضا در جو سیاره‌ای فراخورشیدی شویم.»
تلسکوپ جیمز وب درواقع فقط برای سیاره‌هایی که به دور ستارگان کوتوله سرخ می‌چرخند، مناسب است
بااین‌حال، علم به‌تدریج رو به پیشرفت است و جیمز وب ابزار اصلی این مسیر محسوب می‌شود. با جمع‌آوری مشاهدات و داده‌های بیشتر، این تلسکوپ نقشی کلیدی در درک بهتر از سیارههای فراخورشیدی و جو آن‌ها ایفا می‌کند. اخترشناسان به یافتن کاندیداهای زیست‌امضا ادامه خواهند داد و هر کشف جدید، دانش ما را گسترش خواهد داد.
نویسندگان در پایان می‌نویسند: «در سال‌های پیش‌رو، تلسکوپ جیمز وب پرچمدار کشف آثار زیستی در جو سیارههای فراخورشیدی باقی خواهد ماند و به‌عنوان نخستین تلسکوپی شناخته خواهد شد که گام‌های نخست و ملموس را در پاسخ به این پرسش برمی‌دارد: آیا ما در این جهان تنها هستیم؟»