اکسیژن و حیات فرازمینی/ چطور تمدن‌های پیشرفته فضایی را پیدا کنیم؟

با گسترش دامنه تحقیقات، محققان در تلاش برای کشف حیات فرازمینی، حالا نه تنها شاخص‌های بیولوژیکی مثل اکسیژن، بلکه نشانه‌هایی از فناوری را نیز مورد ارزیابی قرار می‌دهند.سطح اکسیژن در سیارات فراخورشیدی، وجود فناوری بیگانه را نشان می‌دهد.

این تغییر در تمرکز، از یک عنصر کلیدی رونمایی می‌کند که اغلب با تعریف زندگی به همان ترتیبی که می‌شناسیم، مرتبط است: عنصری به نام اکسیژن.
البته اهمیت این تمرکز، فراتر از زیست‌شناسی است و به قلمروی فناوری پیشرفته در مقیاس کیهانی گسترش می‌یابد.
آدام فرانک از دانشگاه روچستر و آمدئو بالبی، دانشیار نجوم و اختر فیزیک دانشگاه روما تور ورگاتای ایتالیا، در مطالعه جدید و تامل‌برانگیزشان، به این ارتباط پرداخته‌اند.

تکنولوژی بیگانگان و نشانه‌های اکسیژن

تحقیق این دانشمندان به ارتباط پیچیده بین اکسیژن اتمسفر و ظهور فناوری پیشرفته در سیارات دور می‌پردازد. فرانک بر آمادگی شناسایی حیات فراتر از مرزهای زمین تاکید دارد و این سوال را طرح می‌کند که چطور شرایط سیاره‌ای می‌تواند به حیات هوشمند و تولیدکننده تکنولوژی منتهی شود.
او در این رابطه گفته: «ما آماده‌ایم تا نشانه‌های زندگی را در جهان‌های بیگانه بیابیم. ولی چطور شرایط حاکم بر یک سیاره، به ما از احتمال وجود حیات هوشمند و تولید کننده تکنولوژی می‌گوید؟»
بالبی در ادامه این بحث را مطرح می‌کند که اکتشاف آنها بر این پایه است که ببینند آیا هر ترکیب جوی‌ای می‌تواند از فناوری پیشرفته پشتیبانی کند یا خیر. یافته‌های آنها از الزامات جوی سختگیرانه‌ای برای چنین پیشرفت‌هایی حکایت دارد.
او در این باره گفت: «ما در مقاله خود این موضوع را بررسی می‌کنیم که آیا هر ترکیب جوی، با حضور تکنولوژی‌های پیشرفته سازگار خواهد بود یا خیر. ما دریافتیم که الزامات جوی ممکن است در برخی شرایط بسیار سختگیرانه باشد».

مفهوم تکنوسفر

این دو محقق از مفهومی به نام «تکنوسفر» (technospheres) صحبت به میان می‌آورند که حوزه‌های وسیعی از تکنولوژی پیشرفته که نشانه‌های منحصر به فردی را منتشر کرده و یا «تکنوسیگنچر» (technosignatures) که نشان‌دهنده هوش فرازمینی هستند.
آنها این بحث را مطرح می‌کنند که اکسیژن نه فقط برای تنفس و متابولیسم در ارگانها و موجودات چند سلولی حیاتی است، بلکه برای روشن کردن آتش (که سنگ بنای تمدن‌های تکنولوژیک است) نیز ضروری است.
تکامل تکنولوژی برروی کره زمین، به توانایی استفاده از احتراق در هوای آزاد بستگی دارد (پروسه‌ای که طی آن سوخت و یک عامل اکسنده که معمولا اکسیژن است با هم ترکیب شده و آتش را ایجاد می‌کنند).
احتراق، از آشپزی و ذوب و آهنگری فلزات گرفته تا مهار انرژی، نقش تعیین‌کننده‌ای در شکل دادن جوامع صنعتی ایفا می‌کند.

تکنولوژی به آتش نیاز دارد و آتش به اکسیژن

محققان با دنبال کردن مسیر تاریخی زمین، کشف کردند که استفاده کنترل شده از آتش و پیشرفت‌های متالورژیکی بعد از آن، تنها زمانی امکان‌پذیر می‌شود که سطح اکسیژن اتمسفر به مرز ۱۸درصد رسیده یا از این مرز عبور کند.
این یافته نشان می‌دهد که تنها سیاره‌هایی که غلظت اکسیژن قابل توجهی دارند، می‌توانند تکنوسفرهای پیشرفته‌ای ایجاد کنند که بتوانند تکنوسیگنچرهای قابل تشخیصی را از خود به جای بگذارند.
فرانک در این باره گفت: «شما ممکن است بتوانید در دنیایی بدون اکسیژن، زیست‌شناسی را رؤیت کرده و حتی بتوانید موجودات باهوشی را به دست بیاورید ولی بدون منبع آماده آتش، هرگز قادر نخواهید بود تا به تکنولوژی پیشرفته‌تری برسید؛ چرا که تکنولوژی پیشرفته به سوخت و ذوب نیاز دارد».
نکته جالب توجه اینجاست که سطح اکسیژن موردنیاز برای حفظ بیولوژیکی یک زندگی پیچیده و هوشمند، کمتر از سطح مورد نیاز اکسیژن برای تکنولوژی و فناوری است. بنابراین در شرایطی که یک گونه ممکن است در دنیایی با کمبود اکسیژن قادر به تکامل باشد، اما بعیداست که به یک گونه تکنولوژیک ارتقا بیابد.

گلوگاه و تنگنای اکسیژن

فرانک در مورد این گلوگاه توضیح داده که سطح بالای اکسیژن یک پیش‌نیاز برای گونه‌های تکنولوژیک است و بدون اکسیژن، شاید دیگر شرایط به نحوی پیش برود ولی پیشرفت تکنولوژی دست‌نیافتنی باقی خواهد ماند. او ادامه داد: «وجود درجات بالای اکسیژن در جو، مانند گلوگاهی است که برای داشتن گونه‌ای تکنولوژیک باید از آن عبور کرد. می‌توان همه چیز را حل کرد، اما اگر در جو، اکسیژن وجود نداشته باشد، از گونه تکنولوژیک خبری نخواهد بود».
این تحقیقات که بودجه بخشی از آن توسط ناسا تامین شده، فصل جدیدی را در جست‌وجوی کیهانی برای حیات هوشمند باز می‌کند. تاکید اصلی این موضوع بر اولویت دادن به سیارات با سطح اکسیژن بالا در هنگام جستجو برای technosignatures فرازمینی قرار دارد.

مفاهیم و تحقیقات آتی

فرانک در ادامه به این موضوع تاکید کرد که به تمرکز بر روی سیاره‌هایی با سطح اکسیژن بالا نیاز است. چرا که اتمسفر آنها می‌تواند شاخص مهمی در مکان‌یابی technosignature های بالقوه باشد. او در این رابطه گفت:« هدف قرار دادن سیاره‌هایی که سطح اکسیژن بالایی دارند، می‌بایست در اولویت قرار بگیرند؛ چرا که وجود یا نبود سطح بالای اکسیژن در اتمسفر سیارات فراخورشیدی، می‌تواند سرنخ اصلی یافتن technosignature های بالقوه باشد.»
بالبی در تفسیر چنین ردیابی‌هایی، به پیامدهای تاریخی کشف حیات هوشمند و تکنولوژی در سیاره‌ای دیگر اشاره کرده و می‌گوید: «پیامدهای کشف حیات هوشمند و تکنولوژیک در سیاره‌ای دیگر، بسیار بزرگ خواهد بود. بنابراین ما باید در تفسیر تشخیص‌های احتمالی بسیار محتاط باشیم. مطالعات حکایت از آن دارد که باید نسبت به technosignature های بالقوه سیاره‌ای با اکسیژن ناکافی اتمسفر شک داشته باشیم».
به طور خلاصه، این بررسی درک ما را از جست‌وجوی حیات فراتر از زمین گسترش داده و در کنار آن به عنوان یک راهنمای مهم در این سفر کیهانی الهام بخش نیز عمل خواهد کرد.

اطلاعات درباره اکسیژن، تکنولوژی و سیارات فراخورشیدی

همانطور که پیش از این توضیح داده شد، اکسیژن نقش مهمی در مطالعه درباره سیارات فرازمینی، یعنی اجرام آسمانی‌ای که به دور ستاره‌های فراتر از منظومه شمسی ما می‌چرخند، ایفاء می‌کند. وجود اکسیژن در جو یک سیاره فرازمینی، یک شاخص کلیدی در جستجوی حیات فرازمینی است؛ چرا که اکسیژن عنصری اساسی برای حیاتی است که روی زمین آن را می‌شناسیم.

تشخیص اکسیژن در دنیاهای دور

محققان با استفاده از تلسکوپ‌های پیشرفته، به آنالیز نورهای دریافتی از ستاره‌های دور دستی که از اتمسفر سیارات فراخورشیدی عبور می‌کنند، می‌پردازند.
این فرآیند که تحت عنوان طیف‌سنجی شناخته می‌شود، به محققان این امکان را می‌دهد تا ترکیب شیمیایی این اتمسفرها را شناسایی کنند. هنگامی که اکسیژن تشخیص داده شود، احتمال اینکه سیاره بتواند دارای حیات باشد، افزایش خواهد یافت.
اکسیژن در جو یک سیاره فراخورشیدی می‌تواند از طرق مختلفی تولید شده باشد؛ این درحالی است که اصلی‌ترین منبع تولید اکسیژن در کره زمین، فتوسنتز است. در این پروسه که توسط گیاهان و برخی میکروارگانیزم ها انجام می‌شود، اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی آزاد می‌شود.

پیامدهای وجود اکسیژن در سیارات فراخورشیدی

درهرحال وجود اکسیژن به تنهایی، تضمینی بر وجود حیات نیست؛ چرا که اکسیژن ممکن است از طریق فرآیندهای غیربیولوژیکی مثل تفکیک بخار آب توسط نور فرابنفش تولید شود. در نتیجه محققان به دنبال ترکیبی از گازها مثل اکسیژن، متان و دی اکسید کربن در نسبت‌های خاصی هستند که نشان دهنده منشأ بیولوژیکی است.
به علاوه حجم اکسیژن در جو سیارات فراخورشیدی، می‌تواند بینشی در مورد سکونت‌پذیری آن سیاره ایجاد کند. میزان اکسیژن بسیار کم ممکن است نشان‌دهنده یک محیط نامناسب باشد و این درحالی است که میزان بیش از حد اکسیژن، مثل سیاره زهره، می‌تواند نشان دهنده یک اثر گلخانه‌ای فرار باشد.
به طور خلاصه، تحقیقات برروی سیارات فراخورشیدی به ویژه با تمرکز برروی اکسیژن و دیگر مولکول‌های نشان‌دهنده حیات، یک مرز هیجان‌انگیز در دنیای نجوم را نشان می‌دهد که این موضوع نه تنها درک ما از جهان را عمیق‌تر می‌کند، بلکه مارا به پاسخ این سوال قدیمی که «آیا ما در کیهان تنها هستیم یا خیر» نزدیکتر خواهد کرد.

ترجمه: غزاله یاری / خبرآنلاین

منبع اصلی: www.earth.com