هناك اهتمام منقطع النظير بدراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية، وتم تأكيد رصد 4 آلاف و375 كوكبا حتى الآن في العقود الأخيرة، مع 5 آلاف و856 مرشحًا آخر في انتظار التأكيد.
وفي السنوات الأخيرة، بدأت دراسات الكواكب الخارجية في الانتقال من عملية الاكتشاف إلى عملية التوصيف، ومن المتوقع أن يتسارع ذلك بمجرد تشغيل تلسكوبات الجيل التالي.
بصمة حيوية
ويعمل حاليا علماء الأحياء الفلكية على إنشاء قوائم شاملة من «البصمات الحيوية» المحتملة، والتي تشير إلى المركبات والعمليات الكيميائية المرتبطة بالحياة (الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والماء، وما إلى ذلك).
لكن وفقًا لبحث جديد أجراه فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بأميركا (MIT)، فإن التوقيع الحيوي المحتمل الآخر الذي يجب أن نبحث عنه هو مادة هيدروكربونية تسمى أيزوبرين (C5H8).
وتصف نتائج الدراسة التي نشرت في أواخر مارس (آذار) الماضي على الإنترنت، وتم قبولها للنشر من قبل مجلة «أستربيولوجي»، تقييم «الأيزوبرين» باعتباره غازًا بيولوجيًا محتملاً في الكواكب الخارجية ذات الغلاف الجوي.
ومن أجل دراستهم، نظر فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في القائمة المتزايدة من البصمات الحيوية المحتملة التي سيبحث عنها علماء الفلك في السنوات القادمة.
وحتى الآن، تم اكتشاف الغالبية العظمى من الكواكب الخارجية وتأكيدها باستخدام طرق غير مباشرة. وبالنسبة للجزء الأكبر، اعتمد علماء الفلك على طريقة العبور (قياس الضوء العابر) وطريقة السرعة الشعاعية، وحدها أو مجتمعة، ولم يتم اكتشاف سوى عدد قليل باستخدام التصوير المباشر، مما يجعل من الصعب للغاية توصيف الغلاف الجوي للأسطح الخارجية والكواكب.
ولم يتمكن علماء الفلك من الحصول على الأطياف التي سمحت لهم بتحديد التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للكوكب إلا في حالات نادرة، وكان هذا إما نتيجة مرور الضوء عبر الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية أثناء عبوره أمام نجمه أو في الحالات القليلة التي حدث فيها التصوير المباشر، ويمكن دراسة الضوء المنعكس من الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية.
ويتعلق الكثير من هذا بحدود تلسكوباتنا الحالية، التي لا تتمتع بالدقة اللازمة لرصد الكواكب الصخرية الأصغر التي تدور بالقرب من نجمها.
ويعتقد علماء الفلك وعلماء الأحياء الفلكية أن هذه الكواكب هي التي من المرجح أن تكون صالحة للسكن، ولكن أي ضوء ينعكس من أسطحها وأجوائها يتغلب عليه الضوء القادم من نجومها.
ومع ذلك، سيتغير ذلك قريبا عندما تنتقل أدوات الجيل التالي مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) إلى الفضاء.
تقول سارة سيجر، أستاذة الفيزياء وعلوم الكواكب بمعهد ماساتشوستس في تقرير نشره موقع (الكون اليوم) يوم 2 أبريل (نيسان) «مع الإطلاق القادم في أكتوبر (تشرين الأول) 2021 لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، أنه سيكون لدينا أول قدرة على البحث عن غازات ذات بصمة حيوية، لكنها ستكون صعبة لأن إشارات الغلاف الجوي للكوكب الصخري الصغير ضعيفة جدًا».
تلسكوب فضائي
وبمجرد نشره وتشغيله، سيكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي قادرًا على مراقبة كوننا بأطوال موجية أطول (في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة) وبحساسية محسنة بشكل كبير. وسيعتمد التلسكوب أيضًا على سلسلة من أجهزة الطيف للحصول على بيانات التكوين، بالإضافة إلى قدرات خاصة لحجب الضوء الغامض للنجوم الأم، وستساعد هذه التقنية علماء الفلك في توصيف الغلاف الجوي للكواكب الصخرية الصغيرة.
وستسمح هذه البيانات للعلماء بوضع قيود أكثر صرامة على قابلية كوكب خارج المجموعة الشمسية للسكن وقد تؤدي إلى اكتشاف البصمات الحيوية المعروفة والمحتملة.
وتشمل البصمات المعروفة غاز الأكسجين (O2)، وهو ضروري لمعظم أشكال الحياة على الأرض وينتج عن طريق الكائنات الحية الضوئية (النباتات والأشجار والبكتيريا الزرقاء وما إلى ذلك)، هذه الكائنات الحية نفسها تستقلب ثاني أكسيد الكربون (CO2)، الذي تنبعث منه الحياة التي تعمل على استقلاب الأكسجين كمنتج نفايات، وهناك أيضاً ماء (H2O)، وهو ضروري لجميع أشكال الحياة كما نعرفها، والميثان (CH4)، الذي ينبعث من المواد العضوية المتحللة.
ونظرًا لأنه يعتقد أن النشاط البركاني يلعب دورًا مهمًا في قابلية الكواكب للسكن، فإن المنتجات الثانوية الكيميائية المرتبطة بالبراكين، مثل كبريتيد الهيدروجين (H2S)، وثاني أكسيد الكبريت (SO2)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وغاز الهيدروجين (H2)، وما إلى ذلك - هي أيضًا تعتبر التوقيعات الحيوية.
وإلى هذه القائمة، رغبت سيجر وزملاؤها في إضافة بصمة حيوية أخرى محتملة، وهي (الأيزوبرين).
تقول سيجر: «تركز مجموعتنا البحثية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على استخدام نهج شامل لاستكشاف جميع الغازات المحتملة كغازات حيوية محتملة، أدى عملنا السابق إلى إنشاء قاعدة بيانات لجميع الجزيئات الصغيرة، وشرعنا في تصفية قاعدة بيانات لتحديد الغازات المرشحة الأكثر منطقية، ومن بينها الأيزوبرين».
ومثل ابن عمه الميثان، فإن الأيزوبرين عبارة عن جزيء هيدروكربوني عضوي يتم إنتاجه كمستقلب ثانوي بواسطة أنواع مختلفة هنا على الأرض، بالإضافة إلى الأشجار المتساقطة الأوراق، وينتج الأيزوبرين أيضًا عن طريق مجموعة متنوعة من الكائنات الحية التطورية البعيدة - مثل البكتيريا والنباتات والحيوانات.
وتضيف: «هذا يجعل الأيزوبرين واعدًا باعتباره توقيعًا حيويًا محتملاً، مما يشير إلى أنه قد يكون نوعًا من اللبنات الأساسية التي قد تصنعها الحياة في مكان آخر أيضًا».
وفي حين أن الأيزوبرين وفير مثل الميثان هنا على الأرض، يتم تدمير الأيزوبرين بالتفاعل مع الأكسجين، لذلك فإنه وفقاً للنتائج التي توصلوا إليها، فإن الكوكب البدائي (حيث تبدأ الحياة في الظهور) سيكون به أيزوبرين وفير في غلافه الجوي.
وبينما تحظى المهام الفلكية إلى الكواكب المعروفة مثل كوكب المريخ باهتمام إعلامي وعلمي، يتوقع الدكتور علاء النهري، نائب رئيس المركز الإقليمي لتدريس علوم وتكنولوجيا الفضاء بالأمم المتحدة، أن تحظى مثل هذه الدراسات – قريبا - باهتمام لا يقل عن دراسات المريخ.
ويقول لـ«الشرق الأوسط»: «السبب الرئيسي في التركيز على المريخ هو أنه يحمل مؤشرات تشير إلى وجود مقومات الحياة، والعثور على أي من مقومات الحياة بهذه الكواكب التي يبلغ عددها 4 آلاف و375 كوكبا، سيجذب لها الاهتمام».
