گشودن رازهای منشأ حیات: قمرهای مشتری ممکن است با بلوک‌های سازنده ضروری حیات شکل گرفته باشند

ایالات متحده - خبرگزاری اخباری

گشودن رازهای منشأ حیات: قمرهای مشتری ممکن است با بلوک‌های سازنده ضروری حیات شکل گرفته باشند

قمرهای یخی مرموز مشتری، از جمله اروپا، گانیمد و کالیستو، مدت‌هاست که دانشمندان را به عنوان نامزدهای اصلی در جستجوی حیات فرازمینی مجذوب خود کرده‌اند. فراتر از وجود اقیانوس‌های زیرسطحی، یک کشف جدید و حیاتی نشان می‌دهد که این اقمار گالیله‌ای ممکن است از همان ابتدا با پیش‌سازهای شیمیایی اساسی حیات مجهز شده باشند، که به طور چشمگیری پتانسیل آن‌ها را برای میزبانی ارگانیسم‌های ساده افزایش می‌دهد.

تحقیقات پیشگامانه اخیر، که در دو مجله علمی برجسته منتشر شده است، نشان می‌دهد که مولکول‌های آلی پیچیده (COMs) — ترکیبات شیمیایی پیچیده‌ای که برای پیدایش حیات ضروری هستند — نه تنها در طول شکل‌گیری این اقمار وجود داشته‌اند، بلکه به طور فعال در ساختارهای آن‌ها ادغام شده‌اند. این افشاگری به طور قابل توجهی فرضیه را تقویت می‌کند که اقیانوس‌های وسیع و پنهان زیر پوسته‌های یخی آن‌ها می‌توانند محیط‌هایی مناسب برای حیات فراهم کنند.

یکی از مطالعات محوری، با عنوان «تشکیل و بقای مولکول‌های آلی پیچیده در دیسک سیاره‌ای مشتری»، در مجله علوم سیاره‌ای منتشر شد، با نویسنده اصلی الیویه موسیس از بخش علم و اکتشاف منظومه شمسی در موسسه تحقیقاتی جنوب غربی. همزمان، مقاله «تحویل مولکول‌های آلی پیچیده به منظومه مشتری»، که در اطلاعیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجومی منتشر شد، تام کوزینو از دانشگاه اکس-مارسی را به عنوان نویسنده اصلی معرفی کرد و موسیس نیز به عنوان همکار نویسنده در آن مشارکت داشت. این تحقیقات در کنار هم، دیدگاهی جامع در مورد چگونگی رسیدن پایه‌های مولکولی حیات به این جهان‌های دوردست ارائه می‌دهند.

به طور گسترده‌ای درک شده است که مولکول‌های آلی پیچیده برای حیات، آن‌گونه که ما می‌شناسیم، غیرقابل مذاکره هستند. آزمایش‌های آزمایشگاهی قبلاً نشان داده‌اند که چنین مولکول‌هایی می‌توانند بر روی دانه‌های یخی ریز در دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای تشکیل شوند و انرژی خود را از نور فرابنفش ستاره‌ای یا فعالیت حرارتی در خود دیسک دریافت کنند. هنگامی که این COMs تشکیل می‌شوند، برای ادغام در سیارات نوپا در دسترس قرار می‌گیرند. اما یک سوال مهم باقی مانده بود: آیا این بلوک‌های سازنده حیاتی می‌توانند در یک دیسک سیاره‌ای — حلقه مواد اطراف یک سیاره منفرد — نیز به وجود آیند و سپس راه خود را به قمرهایی که به صورت محلی در اطراف آن سیاره تشکیل می‌شوند، پیدا کنند؟

برای پرداختن به این موضوع، تیم‌های تحقیقاتی مدل‌های پیچیده‌ای را توسعه دادند. کار آن‌ها شامل دو شبیه‌سازی اصلی بود: یکی تکامل سحابی پیش‌خورشیدی را ترسیم می‌کرد، که مرحله‌ای اولیه از توسعه و ارتباط نزدیک با یک دیسک پیش‌سیاره‌ای است و بر ترکیب کلی و شرایط شیمیایی آن تمرکز داشت. مدل دوم به طور خاص بر مشتری و دیسک سیاره‌ای منحصربه‌فرد آن متمرکز بود. یک تمایز کلیدی که توسط محققان تأکید شد، عدم وجود ستاره مرکزی در دیسک‌های سیاره‌ای است، که به معنای دینامیک انرژی متفاوتی در مقایسه با سحابی‌های پیش‌خورشیدی است که معمولاً یک ستاره در هسته خود دارند.

با ادغام این مدل‌ها با مکانیک پیچیده حرکت دانه‌های یخی در دیسک‌ها، دانشمندان توانستند تاریخ فیزیکی و شیمیایی موادی را که برای تشکیل قمرهای مشتری به هم پیوستند، بازسازی کنند. تحقیقات آن‌ها به طور خاص چهار بزرگترین ماهواره طبیعی مشتری – قمرهای گالیله‌ای: اروپا، گانیمد، کالیستو و آیو – را هدف قرار داد. در حالی که اروپا و گانیمد به عنوان کاندیداهای قوی برای میزبانی اقیانوس‌های زیرسطحی در نظر گرفته می‌شوند، با برخی شواهد برای کالیستو، آیو به دلیل فعالیت آتشفشانی شدید خود، صرف نظر از میزان مولکول‌های آلی آن، غیرقابل سکونت تلقی می‌شود.

شبیه‌سازی‌ها بینش‌های قانع‌کننده‌ای را آشکار کردند. در سناریوهای متعدد، مقدار قابل توجهی از دانه‌های یخی که از سحابی پیش‌خورشیدی سرچشمه گرفته بودند، COMs را به دست آورده بودند. نکته مهم این است که این دانه‌های غنی شده سپس به طور کارآمد به منطقه خاصی در دیسک سیاره‌ای مشتری منتقل شدند که قمرهای گالیله‌ای در آنجا تشکیل می‌شدند. در برخی از شبیه‌سازی‌ها، تقریباً 50 درصد از دانه‌های یخی، این COMs حیاتی را با موفقیت به مناطق تجمع صحیح رساندند.

با این حال، این تحقیق یک احتمال عمیق‌تر را نیز آشکار کرد: دیسک سیاره‌ای مشتری به خودی خود دارای گرمای داخلی کافی برای تسهیل تشکیل COMs از نو بود. این یافته یک مسیر دوگانه برای قمرها برای به دست آوردن این مولکول‌های ضروری ارائه می‌دهد. همانطور که محققان برجسته کردند: "به طور کلی، شبیه‌سازی‌های ما نشان می‌دهد که ذرات با اندازه‌های مختلف، که در نقاط مختلف در طول تکامل CPD آزاد می‌شوند، از مناطقی عبور می‌کنند که دما به اندازه کافی بالا است تا یخ‌ها، به ویژه یخ‌های NH3:CO2، را به COMs پیچیده تبدیل کند." این بدان معنی است که قمرها می‌توانستند COMs را از سحابی پیش‌خورشیدی گسترده‌تر دریافت کرده و همچنین آن‌ها را به صورت محلی تولید کنند، که به طور قابل توجهی احتمال وجود آن‌ها در داخل قمرها و اقیانوس‌های بالقوه را افزایش می‌دهد.

پیامدهای این کشف برای اخترزیست‌شناسی بسیار زیاد است. اگر این اقیانوس‌های زیرسطحی، به ویژه اقیانوس اروپا، نه تنها آب مایع، منابع انرژی و محافظت در برابر تشعشعات مضر را داشته باشند، بلکه دارای ذخیره غنی از بلوک‌های سازنده شیمیایی نیز باشند، چشم‌انداز حیات بسیار ملموس‌تر می‌شود. الیویه موسیس بر این نکته تأکید کرد و اظهار داشت: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که قمرهای مشتری به عنوان جهان‌هایی از نظر شیمیایی دست‌نخورده شکل نگرفته‌اند. در عوض، آن‌ها ممکن است در زمان تولد، مقدار قابل توجهی از COMs را انباشته کرده باشند، که یک پایه شیمیایی را فراهم می‌کند که می‌تواند بعداً با آب مایع در داخل آن‌ها تعامل داشته باشد.»

این تحقیق یک چارچوب نظری حیاتی برای مأموریت‌های آتی فراهم می‌کند. هم مأموریت اروپا کلیپر ناسا و هم مأموریت کاوشگر قمرهای یخی مشتری (JUICE) آژانس فضایی اروپا در راه بررسی همین قمرها هستند و هدفشان کشف جزئیات حیاتی در مورد ترکیبات و ساختارهای آن‌ها است. همانطور که موسیس تأکید کرد: «ایجاد مسیرهای معتبر برای تشکیل و تحویل COMs، چارچوبی حیاتی برای دانشمندان فراهم می‌کند تا اندازه‌گیری‌های آتی شیمی سطح و زیرسطح مشتری را تفسیر کنند. با پیوند دادن شیمی آزمایشگاهی، فیزیک دیسک و مدل‌های انتقال ذرات، کار ما ممکن است نشان دهد که چگونه شرایط قابل سکونت در مراحل اولیه شکل‌گیری سیاره‌ای ریشه دارند.» این مأموریت‌ها اکنون با درک بهبود یافته از پتانسیل شیمیایی نهفته در این جهان‌های یخ‌زده عمل خواهند کرد و بشریت را به پاسخ یکی از عمیق‌ترین پرسش‌های خود نزدیک‌تر می‌کنند: آیا ما تنها هستیم؟

خبرگزاری اخباری