کاترین هیمانز، منجم منتخب (رویال) اسکاتلند می‌گوید: «ما در جهانی بیکران زیست می‌کنیم؛ در میان ستارگان و سیارات بی‌شمار. برای خیلی از ما واضح بوده که ممکن نیست ما تنها موجود هوشمند در کیهان باشیم.»

«ما حالا فناوری و توانایی لازم برای جواب دادن به این سوال را داریم که آیا در کیهان تنها هستیم یا نه.»

کمربند قابل سکونت

تلسکوپ‌ها اکنون می‌توانند اتمسفر سیاراتی را که دور سایر ستاره‌ها می‌گردند برای یافتن نشانه‌های شیمیایی تولید‌شده توسط موجودات زنده (حداقل آن‌چنان‌که در زمین دیده‌ایم) تحلیل کنند.

اولین نشانه هرچند جسته‌گریخته این موضوع پیشتر در ماه جاری پیدا شد، زمانی که ردی احتمالی از یک گاز که ارگانیسم‌های ساده دریایی در زمین تولید می‌کنند در اتمسفر سیاره‌ای به نام «کی۲-۱۸بی» در فاصله ۱۲۰ سال نوری گرفته شد.

این سیاره در جایی که ستاره‌شناسان «کمربند گلدیلاکس» یا قابل سکونت می‌نامند – قرار دارد، یعنی فاصله‌ای از ستاره مرکزی برای آنکه دمای سطح سیاره برای وجود آب مایع مناسب باشد.

این تیم امیدوار است یک سال دیگر بداند آیا این نشانه‌ها تایید می‌شود یا ناپدید شده است.

نیکو مادهاسودهان، از موسسه نجوم دانشگاه کمبریج، که این مطالعه را هدایت کرده، به من گفت که اگر این نشانه‌ها تایید شود «نگاه ما به تحقیق برای حیات را از اساس عوض خواهد کرد.»

«اگر روی اولین سیاره‌ای که مشغول تحقیق درباره آن شده‌ایم نشانه‌های زندگی پیدا شود، امکان فراوانی حیات در کیهان بالا می‌رود.»

حتی اگر نشانه‌های حیات بر «کی۲-۱۸بی» تایید نشود، این تیم ده سیاره دیگر در کمربند قابل سکونت را در فهرست پژوهشی خود دارد.

پروفسور مادهاسودهان پیشبینی می‌کند که ظرف پنج سال «یک دگرگونی عمده» در درک ما از حیات در سیارات دیگر به وجود خواهد آمد.

«تا آن موقع ما امکان مطالعه شش سیاره مثل کی۲-۱۸بی یا آن‌هایی که کمی داغتر هستند را خواهیم داشت.»

«ممکن است که به ردیابی اولین مورد نزدیک باشیم. از طرف دیگر، پیدا نشدن نشانه‌های حیات در هیچ یک از آن‌ها هم شناخت مهمی درباره امکان حیات در چنین سیاراتی به دست می‌دهد.»

اما تلسکوپ جیمز وب، هرچه قدر هم قوی باشد، محدودیت‌هایی دارد. اندازه زمین و و مجاورت آن به خورشید به آن امکان پیداش حیات را داده است. اما جیمز وب قادر به ردیابی سیارات دورافتاده‌ای که به اندازه زمین باشند (کی۲-۱۸بی بسیار بزرگتر از زمین است) یا به این اندازه به خورشید نزدیک باشند، نیست.

به همین دلیل ناسا قصد دارد «رصدخانه کرات قابل سکونت» (اچ دبلیو او) را در دهه ۲۰۳۰ پرتاب کند. این تلسکوپ با استفاده از آنچه عملا یک سپر نوری پیشرفته است، نور ستاره مرکزی را که سیاره دور آن می‌گردد به حداقل می‌رساند. به این ترتیب امکان ردیابی و تحلیل نور اتمسفر سیاره‌ای شبیه به زمین پیدا می‌شود.

همچنین در ادامه دهه جاری تلسکوپ «ای‌ال‌تی» (رصدخانه خیلی عظیم)، که در بیابان‌های شیلی با آسمانی شفاف احداث می‌شود، راه‌اندازی خواهد شد. این تلسکوپ دارای بزرگترین آینه ساخته شده تا امروز به قطر ۳۹ متر خواهد بود، بنابراین خیلی بهتر از نمونه‌های قبلی‌اش می‌تواند اتمسفر سیارات را بررسی کند.

هر سه این‌ها از تکنیکی برخوردارند که شیمی‌دانها صدها سال است از آن استفاده می‌کنند تا مواد شیمیایی را از نور ساطع شده تشخیص دهند.

نزدیک خانه

درحالی که محققان سیارات دورافتاده را بررسی می‌کنند، سایران پژوهش خود را به حیات منظومه شمسی محدود کرده‌اند.

محتمل‌ترین میزبان حیات در منظومه ما قمر یخی مشتری به نام یوروپاست. این یک کره زیبا با ترک‌هایی در سطح است. یوروپا در زیر سطح یخی خود اقیانوسی دارد که بخار آب از آن به فضا فوران می‌کند.

ماموریت «کلیپر» ناسا و «کاشف اقمار یخی مشتری» (جوس)، متعلق به آژانس فضایی اروپا، هر دو در اوایل دهه ۲۰۳۰ به آن‌جا خواهند رسید.

وقتی از میشل داگرتی، که محقق ارشد «جوس» است، پرسیدم آیا احتمال یافتن نشانه‌های حیات در آن وجود دارد گفت: «جای تعجب دارد اگر آثار حیات در یکی از قمرهای یخی مشتری وجود نداشته باشد.»

ناسا همچنین درحال اعزام کاوشگری به نام «دراگون‌فلای» برای فرود بر یکی از قمرهای کیوان به نام تایتان است. این کره‌ای عجیب با دریاچه‌ها و ابرهایی غنی از مواد شمیایی کربن‌دار است که به آن رنگی نارنجی می‌دهد. تصور می‌شود این مواد شیمیایی به علاوه آب از مصالح ضروری حیات باشد.

مریخ درحال حاضر برای ارگانیسم‌های زنده، محیطی قابل سکونت نیست، اما اخترزیست‌شناس‌ها معتقدند که این سیاره زمانی پر از آب با اتمسفری غلیظ بوده که می‌توانست میزبان حیات باشد.

مریخ نورد «پرسیویرنس» (پشتکاری) ناسا درحال حاضر در حال جمع آوری نمونه‌هایی از یک گودال است که زمانی یک جلگه بوده است. یک ماموریت دیگر در دهه ۲۰۳۰ این نمونه‌ها را برای تحلیل به زمین خواهد آورد، به این امید که ریزفسیل موجوداتی که مدت‌هاست از میان رفته‌اند در آن‌ها پیدا شود.

اینها فقط بعضی از ماموریت‌های متعددی است که در جریان است یا برای انجام‌شان در سال‌های آینده برنامه‌ریزی شده است.

حیات هوشمند

آیا ممکن است موجودات فرازمینی درحال تلاش برای تماس با ما باشند؟

دانشمندان این را موضوعی علمی تخیلی و خیلی بعید می‌دانند. اما جست‌وجو برای سیگنال‌های رادیویی از کرات دیگر دهه‌ها ادامه داشته است، از جمله توسط موسسه «جستجو برای موجودات هوشمند فرازمینی» (ستی).

توانایی تلسکوپ‌هایی مثل جیمز وب برای شناسایی محتمل‌ترین نقاط برای کشف تمدن‌های فرازمینی به ستی کمک خواهد کرد جست‌وجوی خود را متمرکز کند.

به گفته ناتالی کابرول، مدیر مرکز کارل ساگان در ستی، این موضوع جان تازه‌ای به مطالعه حیات در کیهان می‌دهد.

این موسسه آرایه تلسکوپ‌های خود را نوسازی کرده و حالا از ابزار خود برای جستجوی علائم از سیارات دوردست استفاده می‌کند.

خانم کابرول به عنوان یک اخترزیست‌شناس باتجربه، درک می‌کند که چرا عده‌ای از دانشمندان با تردید به جست‌وجوی ستی برای چنین سیگنالی نگاه می‌کنند.

اما ناتالی کابرول استدلال می‌کند که نشانه‌های شیمیایی از اتمسفر سیارات دور، نتایج جالب به دست آمده از پرواز کاوشگرها از کنار اقمار سیارات منظومه شمسی و حتی احتمال وجود میکروفسیل‌های مریخ همگی قابل تفسیر هستند.

جست‌وجو برای یافتن علائم رادیویی از فرازمینی‌ها «ممکن است کم‌شانس‌ترین رویکرد برای یافتن نشانه‌های زندگی به نظر برسد. اما همچنین کم‌ابهام‌ترین آنها خواهد بود و ممکن است در هر زمانی به نتیجه برسد.»

خانم کابرول می گوید: «تصور کنید سیگنالی داریم که واقعاً می‌توانیم آن را درک کنیم.»

ما سی سال پیش، هیچ مدرکی از وجود سیارات به دور سایر ستارگان نداشتیم. اکنون بیش از پنج هزار سیاره از این نوع کشف شده که اخترشناسان و اخترزیست‌شناسان می‌توانند با جزئیاتی بی‌سابقه‌ آن‌ها را مطالعه کنند.

به گفته سابهاجیت سارکر، از دانشگاه کاردیف، که از اعضای تیم مطالعه کننده کی۲-۱۸بی است، همه مقدمات برای کشفی فراهم شده که چیزی بیش از یک پیشرفت علمی باورنکردنی است.

«اگر نشانه‌هایی از حیات پیدا کنیم، انقلابی در علم خواهد بود و همچنین دگرگونی بنیادین در نگاه بشر به خود و جایگاهش در جهان.»

منبع تصویر، NASA

شناسایی این گازها می‌تواند به این معنی باشد که این سیاره به نام «کی۲-۱۸بی» اقیانوس‌هایی از آب دارد.

پروفسور نیکو مادهسودهان از دانشگاه کمبریج که هدایت این تحقیقات را به عهده داشته به بی‌بی‌سی نیوز گفت که تیم او وقتی نتایج را دید «شوکه» شد.

او گفت: «در زمین، دی‌متیل سولفید فقط توسط حیات تولید می‌شود. بیشتر دی‌متیل سولفیدی که در اتمسفر هست اصلا توسط فیتوپلانکتون‌ها در محیط دریایی تولید شده.»

اما پروفسور مادهسودهان کشف این ماده را جسته گریخته نامید و گفت که برای تایید قطعی حضور آن به داده‌های بیشتری نیاز است. انتظار می‌رود نتایج بعدی یک سال دیگر اعلام شود.

او گفت: «اگر این نتیجه تایید شود اتفاق فوق‌العاده‌ای است و من احساس مسئولیت می‌کنم که اگر قرار است چنین ادعایی کنیم نتیجه درست باشد.»

این اولین بار است که اخترشناسان از احتمال وجود دی‌متیل سولفید در یک سیاره که دور ستاره‌ای غیر از خورشید می‌گردد خبر می‌دهند. اما آنها محتاط هستند و اشاره می‌کنند که ادعای دیگری در سال ۲۰۲۰ درباره وجود ملکول فسفین در اتمسفر زهره مطرح شده بود که یک سال بعد زیر سوال رفت. این هم از موادی است که ممکن است توسط ارگانیسم‌های زنده تولید شود.

با این حال دکتر رابرت مَسی، مدیر انجمن نجوم رویال در لندن، که در این تحقیق شرکت نداشته می‌گوید که این نتایج هیجان‌انگیز است.

او گفت: «ما به آهستگی به سمت نقطه‌ای حرکت می‌کنیم که می‌توانیم جواب این سوال را که آیا در جهان تنها هستیم یا نه بدهیم.»

«من خوشبین هستم که روزی نشانه‌های حیات را پیدا خواهیم کرد. شاید همین نتیجه جواب ما باشد، شاید ظرف ده سال یا شاید ۵۰ سال شواهدی کاملا قانع کننده داشته باشیم که این واقعا نشانه وجود حیات است.»

تلسکوپ جیمز وب ناسا قادر به تحلیل نوری است که از میان اتمسفر سیارات دورافتاده می‌گذرد. تجزیه این نور محتوای آن را فاش می‌کند مثل یک منشور که رنگین کمان ایجاد می‌کند.

اگر بخش‌هایی از این طیف مفقود باشد، به این معنی است که این بخش از نور توسط مواد شیمیایی خاصی در اتمسفر سیاره جذب شده و این به محققان امکان می‌دهد ترکیب این مواد را شناسایی کنند.

نتیجه مطالعه تازه حیرت‌انگیز است چون این سیاره ۱.۱ میلیون میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارد یعنی نوری که از آن به تلسکوپ می‌رسد واقعا ناچیز است.

تحلیل نور با طیف‌سنج علاوه بر دی‌متیل سولفید مقدار زیادی گاز متان و دی‌اکسیدکربن پیدا کرد که درجه اطمینان از این یافته‌ها نسبتا خوب است.

میزان دی‌اکسیدکربن و متان در آنجا با وجود اقیانوسی آبی در زیر یک اتمسفر آکنده از هیدروژن همخوانی دارد. تلسکوپ هابل قبلا وجود بخار آب را در آنجا ردیابی کرده بود و برای همین این سیاره یکی از اولین سیاراتی بود که با رصدخانه خیلی قویتر وب بررسی شد. با این حال احتمال وجود اقیانوس یک گام بزرگ است.

توانایی یک سیاره برای حمایت از حیات به دما، حضور کربن و احتمال آب مایع بستگی دارد. رصدهای جیمز وب ظاهرا نشان می‌دهد که کی۲-۱۸بی همه این شرایط را برآورده می‌کند.

اما داشتن پتانسیل میزبانی حیات لزوما به معنی وجود موجودات زنده نیست، برای همین است که امکان وجود دی متیل سولفید یافته‌ای وسوسه انگیز است.

کشف سیاره‌ ‘کوتوله سفید’ با امکان وجود حیات

• پلب گوش
• گزارشگر علمی

۲۱ بهمن ۱۴۰۰ – ۱۱ فوریه ۲۰۲۲

منبع تصویر، PA MEDIA

اخنرشناسان بر این باورند که ممکن است در سیاره‌ای در مجاورت یک خورشید در حال مرگ حیات وجود داشته باشد.

در صورت تایید این نظر، این اولین باری است که یک سیاره دارای امکان بالقوه حیات در مدار یک “کوتوله سفید” کشف شده است.

سیاره مورد نظر در منطقه زندگی‌پذیر یا “کمربند حیات” یک ستاره در حال مرگ شناسایی شده است. دمای سیاره‌ها در کمربند حیات یک ستاره نه بسیار سرد و نه به شدت گرم است و در نتیجه امکان وجود حیات به شکلی که برای بشر آشناست در آن وجود دارد.

نتیجه تحقیقات این اخترشناسان در بولتن ماهانه انجمن سلطنتی نجوم بریتاینا منتشر شده است.

پروفسور جی فریحی، استاد یونیورسیتی کالج دانشگاه لندن که هدایت این پژوهش را در دست داشت گفته است که کشف این سیاره برای اخترشناسان کاملا جدید بوده است.

منبع تصویر، PA MEDIA

وی افزوده است که “این اولین باری است که در منطقه کمربند حیات یک کوتوله سفید سیاره‌ای دیده می‌شود و این احتمال وجود دارد که در جهان دیگری که گرد آن در گردش است حیات شکل گرفته باشد.”

ستارگان بسیار بزرگ پس از مرگ به سیاهچاله تبدیل می‌شوند، اما سرنوشت ستارگان کوچکتری مانند خورشید منطومه شمسی تبدیل آنها به کوتوله‌های سفید است. کوتوله‌های سفید تمامی سوخت هسته‌ای خود را تمام کرده و لایه‌های بیرونی خود را از دست داده‌اند.

آنها معمولا به اندازه یک سیاره هستند و در آغاز شکل‌گیری نور سفید مایل به آبی از خود منتشر می‌کنند.

سیاره کشف شده ۱۱۷ سال نوری از زمین فاصله دارد و تخمین زده شده است که فاصله آن تا خورشید رو به مرگش ۶۰ برابر کمتر از فاصله زمین تا خورشید منظومه شمسی است.

گروه پژوهشی به طور مستقیم این سیاره را مشاهده نکرده اما حرکت ۶۵ “سازه” به اندازه ماه زمین در اطراف منطقه کمربند حیات کوتوله سفید وجود آن را نشان می‌دهد. پژوهشگران دریافته‌اند که فاصله این سازه‌ها نسبت به یکدیگر تغییر نمی‌کند که حاکی از آن است که آنها تحت تأثیر گرانش یک سیاره در مجاورت کوتوله سفید هستند.

به گفته پروفسور فیرحی “کشف این مشاهدات گروه پژوهشی را تکان داد زیرا حرکت این سازه‌ها چنان دقیق بود که احتمال اشتباه در آن نمی‌رفت.”

منطقه زندگی‌پذیر یا کمربند حیات باریکه‌ای در اطراف یک ستاره است که سیاره‌های واقع در آن می‌توانند دارای آب باشند و حیات در آن شکل بگیرد. گاه برای این منطقه از اصطلاح “گلدیلاک” استفاده می‌شود.

سیاره نزدیک‌تر از این منطقه به ستاره بیش از اندازه گرم و سیاره دورتر از آن بیش از حد سرد است.

فیزیکدان‌ها به کشف یک نیروی تازه در طبیعت «نزدیک‌تر شدند»

منبع تصویر، REIDAR HAHN / FERMILAB

اطلاعات مقاله

• نویسنده, پالاب گُش
• شغل, خبرنگار علمی
• ۱۹ مرداد ۱۴۰۲ – ۱۰ اوت ۲۰۲۳

دانشمندانی که در یک آزمایشگاه ذرات در نزدیکی شیکاگو کار می‌کنند می‌گویند ممکن است به کشف یک نیروی پنجم در طبیعت نزدیک‌تر شده باشند.

آنها شواهد بیشتری یافته‌اند که ذرات زیراتمی به نام میونها (muons) براساس آنچه نظریه کنونی فیزیک ذرات می‌گوید رفتار نمی‌کنند.

دانشمندان می‌گویند ممکن است یک نیروی ناشناخته وجود داشته باشد که بر میون‌ها عمل می‌کند.

برای تایید این نتایج به اطلاعات بیشتری نیاز است، اما اگر تایید شود می‌تواند نقطه شروع انقلابی در علم فیزیک باشد.

همه نیروهایی که روزانه تجربه می‌کنیم را می‌توان به چهار دسته تقلیل داد: گرانش، الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف. این چهار نیروی بنیادی چگونگی برهم‌کنش اشیا و ذرات در جهان را توضیح می‌دهند.

افته‌های تازه در شتاب‌دهنده ذرات آمریکا به نام «فِرمیلَب» به دست آمده است. اینها بر نتایجی استوار است که در سال ۲۰۲۱ اعلام شد، زمانی که تیم فرمیلب ابتدا از امکان یک نیروی پنجم در طبیعت صحبت کرد.

به گفته دکتر برِندان کِیسی، دانشمند ارشد این آزمایشگاه، از آن زمان تاکنون تیم تحقیق داده‌های بیشتری جمع‌آوری کرده و میزان عدم قطعیت نتایج به نصف کاهش یافته است.

او گفت: «ما واقعا درحال کاوش در حیطه‌ای تازه هستیم. ما (نتایج) خود را با دقتی بیش از هر زمان دیگر در گذشته تعیین می‌کنیم.»

محققان در آزمایشی به نام «جی منهای ۲» (g-۲) ذرات میون را در حلقه‌ای به قطر حدودا ۱۵ متر شتاب می‌دهند، جایی که ذرات با سرعت نزدیک به نور می‌گردند. محققان دریافتند این ذرات ممکن است به دلیل نفوذ یک نیروی ناشناخته در طبیعت به شکلی که «مدل استاندارد» پیش‌بینی می‌کند رفتار نکنند.

منبع تصویر، FERMILAB

هرچند شواهد قوی است، فرمیلب هنوز به اثبات قطعی نرسیده است.

آنها امیدوار بودند تا این مقطع به اثباب مورد نظر رسیده باشند، اما عدم قطعیت در مورد آنچه مدل استاندارد می‌گوید باید تکان‌هایی در میون‌ها باشد، به دلیل تحولات در فیزیک نظری، بیشتر شده است.

به عبارت دیگر هدفی که فیزیکدان‌های تجربی می‌خواستند به آن برسند جابجا شده است.

محققان بر این باورند که داده‌های لازم را به دست خواهند آورد و عدم قطعیت نظری ظرف دو سال آنقدر کاهش خواهد یافت که به هدف خود برسند. با این حال تیمی رقیب در کوبنده بزرگ هادرون در اروپا امیدوار است زودتر به این نتیجه برسد.

اما مدل استاندارد چیست و چرا رسیدن به نتایجی تجربی که با پیش‌بینی‌های آن سازگار نیست یک مساله بزرگ است؟

همه چیز در جهان اطراف ما از اتم‌ها ساخته شده و اتم‌ها به نوبه خود از ذرات حتی کوچک‌تر تشکیل شده‌اند. برهم کنش این ذرات به ایجاد چهار نیروی طبیعی منجر می‌شود: الکتریسیته و مغناطیس (الکترومغناطیس)، دو نیروی هسته‌ای و نیروی جاذبه.

رفتار این ذرات با مدل استاندارد پیشبینی می‌شود و این مدل برای پنجاه سال این کار را بدون هیچ خطایی انجام داده است.

میون‌ها شبیه الکترون‌ها هستند اما حدود ۲۰۰ برابر سنگین‌ترند.

آنها در جریان آزمایش‌هایی با کمک مغناطیس‌های قدرتمند ابررسانا به تکان واداشته شدند.

منبع تصویر، ESA/HUBBLE AND NASA

نتایج نشان داد که میون‌ها سریعتر از آنچه مدل استاندارد می‌گوید تکان خوردند. پروفسور گرازیانو ونانزونی، از دانشگاه لیورپول، که یکی از محققان ارشد این پروژه است به بی‌بی‌سی نیوز گفت که این ممکن است به دلیل یک نیروی ناشناخته تازه باشد.

او گفت: «به نظر ما ممکن است نیروی دیگری وجود داشته باشد، چیزی که ما الان از آن خبر نداریم. این یک چیز متفاوت است، که ما ‘نیروی پنجم’ می‌نامیم.»

اگر این موضوع تایید شود، می‌تواند مهمترین دستاورد علمی از زمان نظریه نسبیت اینشتین باشد. به این دلیل که نیروی پنجم و هر ذره مرتبط با آن بخشی از مدل استاندارد فیزیک ذرات نیستند.

محققان می‌دانند که چیزی «ورای فیزیک مدل استاندارد» وجود دارد، چون نظریه کنونی نمی‌تواند خیلی از چیزهایی که اخترشناسان در فضا می‌بینند را توضیح دهد.

از جمله این واقعیت که سرعت انبساط جهان – افزایش فاصله کهکشان‌ها – از زمان مهبانگ نه کمتر بلکه بیشتر شده است. دانشمندان می‌گویند این شتاب ناشی از نیرویی ناشناخته به نام انرژی تاریک است.

به علاوه کهکشان‌ها با توجه به درک ما از میزان ماده‌ای که در آنها وجود دارد، سریع‌تر از آنچه که باید می‌چرخند. محققان معتقدند دلیل آن ذرات نامرئی به نام ماده تاریک است که این هم جزو مدل استاندارد نیست.

نتایج این مطالعه در نشریه «نامه‌های نقد فیزیکی» (Physical Review Letters) منتشر شده است.

گردشگری فضایی چیست و آیا خطرناک است؟