ورود به حساب کاربری
ایجاد حساب کاربری
کلمه عبور را فراموش کرده‌اید؟
ویرایش حساب کاربری

شارژ اعتبار
سوابق خرید
ردیف فاکتور تاریخ مبلغ (تومان) شرح تراکنش کد رهگیری

30 شماره آخر

  • شماره 3546 -
  • ۱۳۹۸ پنج شنبه ۱۸ مهر
روزنامه در یک نگاه
امکانات
روزنامه در یک نگاه ورق بزنید دریافت همه صفحات
تبلیغات
ایرانول سپیدار شهروند نارون

آسمان دنیاهایی دوردست

رضا ماه‌منظر . منجم و مروج علم

بیش از دو دهه است که مطالعه‌ سیارات فرا‌خورشیدی در کانون توجه دانشمندان قرار گرفته است. این تیله‌های سرگردان همیشه عجایبی را در خود پنهان كرده‌اند. سؤالی که همیشه ذهن کنجکاو دانشمندان را قلقلک می‌دهد، احتمال وجود حيات در سطح این سیارت است. شاید بهترین راهنما در پاسخ به این پرسش، آگاهی از ترکیبات اتمسفر این سیارات است؛ چرا‌که حیات می‌تواند این قسمت‌ها را بسیار تحت تأثیر خود قرار دهد؛ اما چگونه می‌توان جنس ابرهایی را که با زمین هزاران میلیارد کیلومتر فاصله دارند، فهمید؟

ما از منظومه‌های فراخورشیدی چیزی بیشتر از یک نقطه‌ نورانی نمی‌بینیم؛ با‌این‌حال دانشمندان از روش‌های گوناگونی برای تشخیص سیارات فراخورشیدی بهره می‌برند که بیشتر آنها متکی به تغییرات نور ستاره مرکزی در این منظومه‌ است. جابه‌جایی بسیار مختصر یا شدت و ضعف درخشش ستارگان بهترین ابزار برای کشف سیارات فراخورشیدی‌ است. ناگفته پیداست که این روش‌ها بسیار حساس و ظریف هستند؛ اما با استمرار رصد‌ها و بهره‌گیری از غول‌پیکر‌ترین تلسکوپ‌ها، می‌توان به اسرار این سیارات پی‌ برد. یکی از بهترین این روش‌ها گذر سیاره از مقابل قرص نورانی ستاره‌ خود است که به تکنیک «گذر» معروف است. زمانی که سیاره‌ای از مقابل قرص نورانی ستاره خود می‌گذرد، باعث افت جزئی نور ستاره‌ می‌شود (همانند گذر سیاره عطارد و ناهید از مقابل خورشید؛ اما از فاصله بسیار دورتر) که البته این روش بیشتر در کشف سیارات گازی غول‌پیکر یا سیارات خاکی بسیار نزدیک و داغ کاربرد دارد. کشف سیارات زمین‌مانندی که در کمربند حیات (فاصله مناسب از ستاره خود) گردش می‌کنند، با این تکنیک بسیار دشوار‌تر از سیارات داغ یا غول‌پیکر است. با‌این‌حال دانشمندان موفق به کشف سیارات نسبتا مناسبی با توانایی زیست‌پذیری احتمالی شدند؛ همانند سیارات منظومه تراپیست-1، سیاره کپلر 452-b؛ اما شاید جالب‌ترین اکتشاف، مرتبط با همکاری مشترک تلسکوپ فضایی کپلر و هابل باشد؛ سیاره K2-18b که علاوه بر حضور در کمربند حیات، نشانه‌هایی از بخار آب نيز در آن یافت شده است. این سیاره با فاصله 110 سال نوری به دور یک ستاره قرمز‌رنگ و کوچک‌تر از خورشید گردش می‌کند. البته میزان تشعشعات در سطح این سیاره بسیار زیاد است و علاوه‌بر‌اين با گرانشي هشت‌ برابر سیاره زمین! نمی‌توان انتظار حیات مشابه با زمین را در آن داشت. در حقیقت دانشمندان در روش گذر به سایه‌ سیاره نگاه می‌کنند و نه بیشتر؛ اما در پسِ این مطلب به ظاهر مأیوس‌کننده، رؤیایی‌ترین ‌موهبت کیهان برای اخترشناسان نهفته است! در هنگام گذر سیاره از مقابل قرص نورانی ستاره خود، بخش کوچکی از نور این ستاره از درون اتمسفر سیاره یادشده نیز عبور می‌كند. برخورد نور با مولکول‌های معلق در اتمسفر موجب ایجاد خطوط جذبی جدید در طول موج مرئی و فروسرخ دریافتی از ستاره می‌شود. به بیان ساده‌تر پیش از گذر سیاره از مقابل ستاره‌اش، ما تنها به نور ستاره نگاه می‌کنیم و تنها عناصر موجود در آن را می‌بینیم؛ اما در هنگام گذر علاوه بر درخشش ستاره، نوری را که از اتمسفر سیاره‌ یادشده نیز می‌گذرد، خواهیم دید و از مقایسه‌ این دو، می‌توان تا حدودی به آنچه در ابر‌های فراخورشیدی‌ها می‌گذرد، پی ‌برد؛ آن‌هم از فاصله ده‌ها یا صدها سال نوری دورتر. ترکیبات جوی یکی از مهم‌ترین معیار‌ها برای شناخت سطح سیارات هستند. دانشمندان در شبیه‌سازی‌های خود، ابتدا به تعیین وضعیت مداری و حضور سیاره در کمربند حیات می‌پردازند. پس از تعیین میزان انرژی دریافتی سیاره در لایه‌های بالایی جو و ترکیبات شیمیایی موجود در آن، مي‌توان درباره زیست‌پذیری سطح سیاره نیز قضاوت کرد. به گفته پروفسور نادر حقیقی‌‌پور، محقق ناسا در زمینه شبیه‌سازی زیست‌پذیری فراخورشیدی‌ها و استاد دانشگاه هاوایی: «دو فاکتور مهم در محاسبه مرز کمربند حیات اطراف هر ستاره عبارت‌اند از میزان نور دریافتی در بالای اتمسفر و ترکیبات شیمیایی جو سیارات. وقتی نور به اتمسفر برخورد می‌کند، باعث برهم‌کنش مولکول‌های آن شده و در نتیجه به گرم‌تر‌شدن سطح سیاره می‌انجامد (گرمایش گلخانه‌ای). اين فعل و انفعالات باعث می‌شوند آب نیز به صورت مایع به وجود بیاید». از‌آنجایی‌که زمین تنها سیاره‌ زیست‌پذیری است که تا‌به‌حال می‌شناسیم (در شبیه‌سازی‌ها‌) هر سیاره زیست‌پذیر دیگر باید جوی مشابه با ترکیبات شیمیایی جو زمین داشته باشد. پس با توجه به نوع ستاره (میزان درخشش آن نسبت به خورشید) و همچنین عناصر موجود در جو آن (که مشابه با جو زمین است)، محاسبه می‌کنند در چه فاصله‌ای سیاره همان مقدار شاری را از خورشید دریافت می‌کند که زمین دریافت می‌کند. از این طریق به محدوده‌ کمربند حیات در منظومه‌های فراخورشیدی -با توجه به نقش ترکیبات اتمسفر- پی می‌بریم. پروفسور حقیقی‌پور که چند سال قبل به دلیل شبیه‌سازی مدلی برای زیست‌پذیری فراخورشیدی‌ها موفق به کسب جایزه‌ علمی از کشور آلمان شده بود، در ادامه مي‌افزايد: «همان‌طور که گفته شد، ترکیبات جو سیاره نقش بسیار مهمی در قابلیت سیاره برای انتقال تشعشعات به سطح ایفا می‌کند. جو زمین در واقع از نيتروژن، آب و كربن دي‌اكسيد تشکیل شده است. اگر جو سیاره‌ای مولکول‌های دیگري داشته باشد، بسته به نوع آنها، این برهم‌کنش‌های شیمیایی متفاوت است و در نتیجه مقدار انرژی پخش‌شده (اثر گلخانه‌ای) می‌تواند متفاوت باشد. پس بسته به ساختار جو سياره، آب مایع می‌تواند حضور داشته باشد یا نه». می‌توان چنین نتیجه گرفت که در صورت ایدئال‌بودن مدار و ترکیبات جو سیاره، حضور بخار آب نشانه دلگرم‌کننده‌ای از وجود آب مایع است. همچنین تشخیص حضور متان به‌عنوان گاز گلخانه‌ای، علاوه بر اینکه به گرم‌ماندن سطح سیاره کمک می‌کند، خبر از فعالیت‌های زمین‌گرمایی و در نتیجه احتمال وجود میدان مغناطیسی می‌دهد. وجود این ترکیب که به کمک برخی باکتری‌ها نیز تولید می‌شود، خود گواهی از حضور حیات است. شاید هیچ گازی مانند اکسیژن نوید‌دهنده حضور حیات در سطح سیاره نباشد. این گاز که به‌شدت واکنش‌پذیر است، به وسیله موجودات زنده در جو پراکنده می‌شود و علاوه بر تنفس، مانند یک سپر سطح سیاره را در برابر انبوه پرتو‌های پر‌انرژی و کشنده فضایی محافظت می‌کند. اکسیژن منابع تولید غیر‌زیستی هم دارد و قرار نیست حتما به وسیله یک گیاه یا باکتری فتوسنتزکننده در جو یک سیاره آزاد شده باشد و ما هم با تشخیص آن به وجود حیات در سطح یک سیاره پی ببریم. به ‌‌طور مثال برخورد پرتو فرابنفش (UV) با مولکول‌های آب در اتمسفر، باعث شکسته‌شدن این مولکول شده و اکسیژن به همراه هیدروژن جدا از هم را تولید می‌کند. به این پدیده، فوتولیز آب می‌گویند و در حقیقت اکسیژنی است که از مسیر غیرزیستی در جو سیاره ایجاد شده است؛ بنابراین وجود بخار آب، اکسیژن، متان و دی‌اکسید کربن در اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی (که هریک از مولکول‌های مهم در زیست‌شناسی هستند) به‌تنهایی پیام‌آور حیات نیست و حضور تعداد اکثر آنها در کنار یکدیگر آن هم در شرایط خاص مداری، مهر تأییدی بر احتمال حضور حیات در یک سیاره است. زمانی داستان پیچیده‌تر می‌شود که ما زمین را در روزهای اولیه حیات بررسی کنیم. تاریخ تکامل حیات (فرگشت) به‌خوبی نشان داده است که حیات زمینی با وجود استفاده از مولکول‌های یادشده در شرایطی شکل گرفته که در جو گاز اکسیژن حضور نداشته و در عوض مملو از متان، آمونیاک، نیتروژن و بخار آب و حتی ترکیبات سمی بوده است! بنابراین حیات بدون اکسیژن آغاز شده و با آن به مسیر تکامل خود ادامه داده است. این یک حقیقت است که حیات در این گلوگاه سخت متولد شده و سرنوشت سطح و اتمسفر سیاره زمین را دگرگون کرده است.

 

ارسال دیدگاه شما

ساعت
روزنامه شرق
عنوان صفحه‌ها

شماره 3533

تاریخ ۱۳۹۸/۷/۳

کارتون
کارتون

آسمان دنیاهایی دوردست

رضا ماه‌منظر . منجم و مروج علم

بیش از دو دهه است که مطالعه‌ سیارات فرا‌خورشیدی در کانون توجه دانشمندان قرار گرفته است. این تیله‌های سرگردان همیشه عجایبی را در خود پنهان كرده‌اند. سؤالی که همیشه ذهن کنجکاو دانشمندان را قلقلک می‌دهد، احتمال وجود حيات در سطح این سیارت است. شاید بهترین راهنما در پاسخ به این پرسش، آگاهی از ترکیبات اتمسفر این سیارات است؛ چرا‌که حیات می‌تواند این قسمت‌ها را بسیار تحت تأثیر خود قرار دهد؛ اما چگونه می‌توان جنس ابرهایی را که با زمین هزاران میلیارد کیلومتر فاصله دارند، فهمید؟

ما از منظومه‌های فراخورشیدی چیزی بیشتر از یک نقطه‌ نورانی نمی‌بینیم؛ با‌این‌حال دانشمندان از روش‌های گوناگونی برای تشخیص سیارات فراخورشیدی بهره می‌برند که بیشتر آنها متکی به تغییرات نور ستاره مرکزی در این منظومه‌ است. جابه‌جایی بسیار مختصر یا شدت و ضعف درخشش ستارگان بهترین ابزار برای کشف سیارات فراخورشیدی‌ است. ناگفته پیداست که این روش‌ها بسیار حساس و ظریف هستند؛ اما با استمرار رصد‌ها و بهره‌گیری از غول‌پیکر‌ترین تلسکوپ‌ها، می‌توان به اسرار این سیارات پی‌ برد. یکی از بهترین این روش‌ها گذر سیاره از مقابل قرص نورانی ستاره‌ خود است که به تکنیک «گذر» معروف است. زمانی که سیاره‌ای از مقابل قرص نورانی ستاره خود می‌گذرد، باعث افت جزئی نور ستاره‌ می‌شود (همانند گذر سیاره عطارد و ناهید از مقابل خورشید؛ اما از فاصله بسیار دورتر) که البته این روش بیشتر در کشف سیارات گازی غول‌پیکر یا سیارات خاکی بسیار نزدیک و داغ کاربرد دارد. کشف سیارات زمین‌مانندی که در کمربند حیات (فاصله مناسب از ستاره خود) گردش می‌کنند، با این تکنیک بسیار دشوار‌تر از سیارات داغ یا غول‌پیکر است. با‌این‌حال دانشمندان موفق به کشف سیارات نسبتا مناسبی با توانایی زیست‌پذیری احتمالی شدند؛ همانند سیارات منظومه تراپیست-1، سیاره کپلر 452-b؛ اما شاید جالب‌ترین اکتشاف، مرتبط با همکاری مشترک تلسکوپ فضایی کپلر و هابل باشد؛ سیاره K2-18b که علاوه بر حضور در کمربند حیات، نشانه‌هایی از بخار آب نيز در آن یافت شده است. این سیاره با فاصله 110 سال نوری به دور یک ستاره قرمز‌رنگ و کوچک‌تر از خورشید گردش می‌کند. البته میزان تشعشعات در سطح این سیاره بسیار زیاد است و علاوه‌بر‌اين با گرانشي هشت‌ برابر سیاره زمین! نمی‌توان انتظار حیات مشابه با زمین را در آن داشت. در حقیقت دانشمندان در روش گذر به سایه‌ سیاره نگاه می‌کنند و نه بیشتر؛ اما در پسِ این مطلب به ظاهر مأیوس‌کننده، رؤیایی‌ترین ‌موهبت کیهان برای اخترشناسان نهفته است! در هنگام گذر سیاره از مقابل قرص نورانی ستاره خود، بخش کوچکی از نور این ستاره از درون اتمسفر سیاره یادشده نیز عبور می‌كند. برخورد نور با مولکول‌های معلق در اتمسفر موجب ایجاد خطوط جذبی جدید در طول موج مرئی و فروسرخ دریافتی از ستاره می‌شود. به بیان ساده‌تر پیش از گذر سیاره از مقابل ستاره‌اش، ما تنها به نور ستاره نگاه می‌کنیم و تنها عناصر موجود در آن را می‌بینیم؛ اما در هنگام گذر علاوه بر درخشش ستاره، نوری را که از اتمسفر سیاره‌ یادشده نیز می‌گذرد، خواهیم دید و از مقایسه‌ این دو، می‌توان تا حدودی به آنچه در ابر‌های فراخورشیدی‌ها می‌گذرد، پی ‌برد؛ آن‌هم از فاصله ده‌ها یا صدها سال نوری دورتر. ترکیبات جوی یکی از مهم‌ترین معیار‌ها برای شناخت سطح سیارات هستند. دانشمندان در شبیه‌سازی‌های خود، ابتدا به تعیین وضعیت مداری و حضور سیاره در کمربند حیات می‌پردازند. پس از تعیین میزان انرژی دریافتی سیاره در لایه‌های بالایی جو و ترکیبات شیمیایی موجود در آن، مي‌توان درباره زیست‌پذیری سطح سیاره نیز قضاوت کرد. به گفته پروفسور نادر حقیقی‌‌پور، محقق ناسا در زمینه شبیه‌سازی زیست‌پذیری فراخورشیدی‌ها و استاد دانشگاه هاوایی: «دو فاکتور مهم در محاسبه مرز کمربند حیات اطراف هر ستاره عبارت‌اند از میزان نور دریافتی در بالای اتمسفر و ترکیبات شیمیایی جو سیارات. وقتی نور به اتمسفر برخورد می‌کند، باعث برهم‌کنش مولکول‌های آن شده و در نتیجه به گرم‌تر‌شدن سطح سیاره می‌انجامد (گرمایش گلخانه‌ای). اين فعل و انفعالات باعث می‌شوند آب نیز به صورت مایع به وجود بیاید». از‌آنجایی‌که زمین تنها سیاره‌ زیست‌پذیری است که تا‌به‌حال می‌شناسیم (در شبیه‌سازی‌ها‌) هر سیاره زیست‌پذیر دیگر باید جوی مشابه با ترکیبات شیمیایی جو زمین داشته باشد. پس با توجه به نوع ستاره (میزان درخشش آن نسبت به خورشید) و همچنین عناصر موجود در جو آن (که مشابه با جو زمین است)، محاسبه می‌کنند در چه فاصله‌ای سیاره همان مقدار شاری را از خورشید دریافت می‌کند که زمین دریافت می‌کند. از این طریق به محدوده‌ کمربند حیات در منظومه‌های فراخورشیدی -با توجه به نقش ترکیبات اتمسفر- پی می‌بریم. پروفسور حقیقی‌پور که چند سال قبل به دلیل شبیه‌سازی مدلی برای زیست‌پذیری فراخورشیدی‌ها موفق به کسب جایزه‌ علمی از کشور آلمان شده بود، در ادامه مي‌افزايد: «همان‌طور که گفته شد، ترکیبات جو سیاره نقش بسیار مهمی در قابلیت سیاره برای انتقال تشعشعات به سطح ایفا می‌کند. جو زمین در واقع از نيتروژن، آب و كربن دي‌اكسيد تشکیل شده است. اگر جو سیاره‌ای مولکول‌های دیگري داشته باشد، بسته به نوع آنها، این برهم‌کنش‌های شیمیایی متفاوت است و در نتیجه مقدار انرژی پخش‌شده (اثر گلخانه‌ای) می‌تواند متفاوت باشد. پس بسته به ساختار جو سياره، آب مایع می‌تواند حضور داشته باشد یا نه». می‌توان چنین نتیجه گرفت که در صورت ایدئال‌بودن مدار و ترکیبات جو سیاره، حضور بخار آب نشانه دلگرم‌کننده‌ای از وجود آب مایع است. همچنین تشخیص حضور متان به‌عنوان گاز گلخانه‌ای، علاوه بر اینکه به گرم‌ماندن سطح سیاره کمک می‌کند، خبر از فعالیت‌های زمین‌گرمایی و در نتیجه احتمال وجود میدان مغناطیسی می‌دهد. وجود این ترکیب که به کمک برخی باکتری‌ها نیز تولید می‌شود، خود گواهی از حضور حیات است. شاید هیچ گازی مانند اکسیژن نوید‌دهنده حضور حیات در سطح سیاره نباشد. این گاز که به‌شدت واکنش‌پذیر است، به وسیله موجودات زنده در جو پراکنده می‌شود و علاوه بر تنفس، مانند یک سپر سطح سیاره را در برابر انبوه پرتو‌های پر‌انرژی و کشنده فضایی محافظت می‌کند. اکسیژن منابع تولید غیر‌زیستی هم دارد و قرار نیست حتما به وسیله یک گیاه یا باکتری فتوسنتزکننده در جو یک سیاره آزاد شده باشد و ما هم با تشخیص آن به وجود حیات در سطح یک سیاره پی ببریم. به ‌‌طور مثال برخورد پرتو فرابنفش (UV) با مولکول‌های آب در اتمسفر، باعث شکسته‌شدن این مولکول شده و اکسیژن به همراه هیدروژن جدا از هم را تولید می‌کند. به این پدیده، فوتولیز آب می‌گویند و در حقیقت اکسیژنی است که از مسیر غیرزیستی در جو سیاره ایجاد شده است؛ بنابراین وجود بخار آب، اکسیژن، متان و دی‌اکسید کربن در اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی (که هریک از مولکول‌های مهم در زیست‌شناسی هستند) به‌تنهایی پیام‌آور حیات نیست و حضور تعداد اکثر آنها در کنار یکدیگر آن هم در شرایط خاص مداری، مهر تأییدی بر احتمال حضور حیات در یک سیاره است. زمانی داستان پیچیده‌تر می‌شود که ما زمین را در روزهای اولیه حیات بررسی کنیم. تاریخ تکامل حیات (فرگشت) به‌خوبی نشان داده است که حیات زمینی با وجود استفاده از مولکول‌های یادشده در شرایطی شکل گرفته که در جو گاز اکسیژن حضور نداشته و در عوض مملو از متان، آمونیاک، نیتروژن و بخار آب و حتی ترکیبات سمی بوده است! بنابراین حیات بدون اکسیژن آغاز شده و با آن به مسیر تکامل خود ادامه داده است. این یک حقیقت است که حیات در این گلوگاه سخت متولد شده و سرنوشت سطح و اتمسفر سیاره زمین را دگرگون کرده است.

 

ارسال دیدگاه شما