آیا راز تشکیل حیات در زمین در قمر زحل نهفته؟
فرای زمین، دانشمندان همگی اتفاق نظر دارند که مریخ بهترین مکان برای یافتن شواهدی از حیات فرازمینی است اما این بدین معنا نیست که مریخ تنها مکانی است که می‌توان حیات را در آن جستجو کرد.
به جز سیارات فراخورشیدی که به عنوان سیارات دارای پتانسیل سکونت تشخیص داده شده‌اند سیارات واجد شرایط دیگری نیز در منظومه‌ی شمسی وجود دارند. از جمله قمر‌های یخی که تصور می‌شود دارای اقیانوس‌های داخلی باشند که می‌توانند حیات را در خود جای دهند. یکی از این قمر‌ها "تیتان" (Titan) است. بزرگ‌ترین قمر زحل که تمامی انواع مواد شیمیایی آلی را در جو و سطح خود دارد. برای مدتی دانشمندان فکر می‌کردند که مطالعه‌ی جو تیتان سرنخ‌های مهمی درباره‌ی مراحل اولیه تکامل حیات در زمین به ما خواهد داد.
به لطف تحقیقات انجام شده توسط شرکت آی‌بی‌ام (IBM) گروهی از محققان توانستند شرایط جوی "تیتان" را در آزمایشگاه ایجاد کنند. تحقیقات آن‌ها با نام "تصویربرداری از جو آلی "تیتان" در مقیاس اتمی "در مجله‌ی "The Astrophysical Journal Letters" به چاپ رسید.
این تحقیقات به رهبری دکتر فابیان شولز (Fabian Schulz) و دکتر جولیان میلارد (Julien Maillard) و همکاران‌شان از مرکز آی‌بی‌ام زوریج (IBM Research-Zurich)، دانشگاه پاریس- ساکلی (University of Paris-Saclay)، دانشگاه روئن در مو سنتنیان (University of Rouen) و موسسه‌ی فریتز هاربر (Fritz Haber Institute of the Max Planck Society) انجام شد.
به لطف تحقیقات انجام شده توسط شرکت آی‌بی‌ام (IBM) گروهی از محققان توانستند شرایط جوی "تیتان" را در آزمایشگاه ایجاد کنند. تحقیقات آن‌ها با نام "تصویربرداری از جو آلی "تیتان" در مقیاس اتمی "در مجله‌ی "The Astrophysical Journal Letters" به چاپ رسید.
این تحقیقات به رهبری دکتر فابیان شولز (Fabian Schulz) و دکتر جولیان میلارد (Julien Maillard) و همکاران‌شان از مرکز آی‌بی‌ام زوریج (IBM Research-Zurich)، دانشگاه پاریس- ساکلی (University of Paris-Saclay)، دانشگاه روئن در مو سنتنیان (University of Rouen) و موسسه‌ی فریتز هاربر (Fritz Haber Institute of the Max Planck Society) انجام شد.
بیشترین اطلاعاتی که امروزه در مورد "تیتان" داریم را مدیون فضاپیمای "کاسینی" (Cassini) هستیم که از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۷ به دور زحل چرخید و ماموریتش را با سقوط در جو زحل به پایان رساند. در طول این زمان "کاسینی" اندازه‌گیری‌های مستقیم زیادی از جو "تیتان" انجام داد و به طرز شگفت‌آوری نشان داد که محیط آن به زمین شبیه است. در اصل "تیتان" تنها سیاره در منظومه‌ی شمسی است که جوی با نیتروژن متراکم دارد و در آن فرآیند‌های آلی رخ می‌دهد. موضوع جالب توجه این است که دانشمندان معتقدند که حدود ۲.۸ میلیارد سال پیش جو زمین مشابه جو "تیتان" بوده است. این زمان دوره‌ی نخست‌زیستی میانه است. دوره‌ای که در آن سیانوباکتری‌های فتوسنتزکننده اولین صخره‌ها را ایجاد کردند و به آرامی جو زمین را از دی‌اکسید کربن به اکسیژن تبدیل کردند که سرانجام به جو امروزی و تعادل نیتروژن و اکسیژن رسید.
در حالی که بررسی سطح "تیتان" می‌تواند سرنخ‌هایی در مورد آغاز و تکامل حیات در منظومه‌ی شمسی بدهد، اما رسیدن به آن و بررسی آن کار دشواری است.
علت آن جو "تیتان" است که با غبار متراکم فوتوشیمیایی پوشیده شده و باعث پراکندگی نور می‌شود. لئو گراس (Leo Gross) و ناتالی کاراسکو (Nathalie Carrasco) در مقاله‌ای که منتشر کرده‌اند توضیح دادند: جو "تیتان" از نانوذراتی تشکیل شده که شامل ترکیباتی متنوع و پیچیده از مولکول‌های آلی از جمله کربن، هیدروژن و نیتروژن است. این مولکول‌ها در طی زنجیره‌ای از واکنش‌ها شکل می‌گیرند، هنگامی که تشعشعات کیهانی و فرابنفش به ترکیبی از متان، نیتروژن و گاز‌های دیگر در جو "تیتان" برخورد می‌کند. در نتیجه هنوز چیز‌های زیادی هست که دانشمندان درباره‌ی روند تشکیل جو "تیتان" نمی‌دانند از جمله ساختار شیمیایی دقیق مولکول‌هایی که این غبار را ایجاد می‌کنند.
برای دهه‌ها اخترشیمی‌شناسان آزمایش‌هایی با مولکول‌های آلی مشابه به نام تولین (tholin) انجام می‌دادند. تولین از کلمه‌ی یونانی برای غبارآلود گرفته شده است.
تولین به دسته‌ی بزرگی از ترکیبات آلی کربن‌دار گفته می‌شود که در اثر تابش تشعشعات کیهانی و فرابنفش تشکیل می‌شوند. این مولکول‌ها در منظومه‌ی شمسی خارجی وجود دارند و به طور معمول در سیارات یخی یافت می‌شوند، زیرا سطح این سیارات از یخ متان تشکیل شده و در برابر اشعه قرار دارد. وجود آن‌ها به وسیله‌ی بررسی رنگ قرمز سیاره و یا وجود لکه‌های قهوه‌ای قابل تشخیص است.
برای انجام مطالعه گروه تحت هدایت شولز و میلارد آزمایشی انجام دادند که طی آن تولین را در مراحل مختلف تشکیل در محیط آزمایشگاه بررسی کنند.
گراس و کاراسکو توضیح دادند: ما یک استیل بدون لک را درون ترکیبی از متان و نیتروژن شناور کردیم و سپس واکنش‌های شیمیایی از طریق تخلیه الکتریکی انجام دادیم تا شرایط جوی "تیتان" را شبیه‌سازی کنیم. سپس بیش از ۱۰۰ مولکول تولین "تیتان" ایجاد شده را در آزمایشگاه‌مان در زوریخ تحلیل کردیم و تصاویری با وضوح اتمی از حدود ۱۲ تای آن‌ها توسط میکروسکوپ اتمی حرارت پایین تهیه کردیم.
با بررسی مولکول‌ها در ابعاد مختلف این گروه توانست تصاویری از مراحل مختلف تشکیل این غبار به دست آورد و همچنین شکل شیمیایی آن را بفهمد.
کانر‌ای نیکسون (Conor A. Nixon) می‌گوید: این مقاله استفاده‌ی جدیدی از تصویربرداری میکروسکوپی در ابعاد اتمی را نشان می‌دهد که با آن می‌توان ساختار پیچیده، چندحلقه‌ای مولکول‌های آلی را بررسی کرد. روش‌های قبلی مثل طیف سنجی جرمی ارتباط نسبی بین عناصر را نشان می‌داد. اما ساختار و پیوند‌های شیمیایی را نشان نمی‌داد. برای اولین بار ما توانستیم ساختار ترکیباتی مشابه ترکیبات جو "تیتان" را مشاهده کنیم و این ابزاری جدید برای بررسی مواد نجومی از جمله شهاب‌سنگ‌ها و نمونه‌هایی که از فضا به زمین می‌آیند خواهد بود.
این نتایج همچنین می‌تواند به کشف راز چرخه‌ی هیدرولوژی مبتنی بر متان این قمر کمک کند. این چرخه در روی زمین شامل چرخه‌ی جابه‌جایی آب در دو حالت بخار و مایع است.
در "تیتان" این چرخه با متان انجام می‌گیرد که از گاز متان تبدیل به متان مایع شده و به صورت باران باریده و دریاچه‌های هیدروکربنی معروف "تیتان" را تشکیل می‌دهند. این گروه در این تحقیقات می‌توانند نقش غبار شیمیایی موجود در جو را در این چرخه‌ی متان مشخص کنند و اینکه آیا این نانوذرات می‌توانند بر روی دریاچه‌های "تیتان" شناور باشند یا خیر. علاوه بر آن این یافته‌ها نشان می‌دهد که آیا ذرات جوی مشابه نقشی در تشکیل حیات میلیارد‌ها سال پیش در زمین داشته‌اند یا خیر.
در حالی که بررسی سطح "تیتان" می‌تواند سرنخ‌هایی در مورد آغاز و تکامل حیات در منظومه‌ی شمسی بدهد، اما رسیدن به آن و بررسی آن کار دشواری است.
علت آن جو "تیتان" است که با غبار متراکم فوتوشیمیایی پوشیده شده و باعث پراکندگی نور می‌شود. لئو گراس (Leo Gross) و ناتالی کاراسکو (Nathalie Carrasco) در مقاله‌ای که منتشر کرده‌اند توضیح دادند: جو "تیتان" از نانوذراتی تشکیل شده که شامل ترکیباتی متنوع و پیچیده از مولکول‌های آلی از جمله کربن، هیدروژن و نیتروژن است. این مولکول‌ها در طی زنجیره‌ای از واکنش‌ها شکل می‌گیرند، هنگامی که تشعشعات کیهانی و فرابنفش به ترکیبی از متان، نیتروژن و گاز‌های دیگر در جو "تیتان" برخورد می‌کند. در نتیجه هنوز چیز‌های زیادی هست که دانشمندان درباره‌ی روند تشکیل جو "تیتان" نمی‌دانند از جمله ساختار شیمیایی دقیق مولکول‌هایی که این غبار را ایجاد می‌کنند.
برای دهه‌ها اخترشیمی‌شناسان آزمایش‌هایی با مولکول‌های آلی مشابه به نام تولین (tholin) انجام می‌دادند. تولین از کلمه‌ی یونانی برای غبارآلود گرفته شده است.
تولین به دسته‌ی بزرگی از ترکیبات آلی کربن‌دار گفته می‌شود که در اثر تابش تشعشعات کیهانی و فرابنفش تشکیل می‌شوند. این مولکول‌ها در منظومه‌ی شمسی خارجی وجود دارند و به طور معمول در سیارات یخی یافت می‌شوند، زیرا سطح این سیارات از یخ متان تشکیل شده و در برابر اشعه قرار دارد. وجود آن‌ها به وسیله‌ی بررسی رنگ قرمز سیاره و یا وجود لکه‌های قهوه‌ای قابل تشخیص است.
برای انجام مطالعه گروه تحت هدایت شولز و میلارد آزمایشی انجام دادند که طی آن تولین را در مراحل مختلف تشکیل در محیط آزمایشگاه بررسی کنند.
گراس و کاراسکو توضیح دادند: ما یک استیل بدون لک را درون ترکیبی از متان و نیتروژن شناور کردیم و سپس واکنش‌های شیمیایی از طریق تخلیه الکتریکی انجام دادیم تا شرایط جوی "تیتان" را شبیه‌سازی کنیم. سپس بیش از ۱۰۰ مولکول تولین "تیتان" ایجاد شده را در آزمایشگاه‌مان در زوریخ تحلیل کردیم و تصاویری با وضوح اتمی از حدود ۱۲ تای آن‌ها توسط میکروسکوپ اتمی حرارت پایین تهیه کردیم.
با بررسی مولکول‌ها در ابعاد مختلف این گروه توانست تصاویری از مراحل مختلف تشکیل این غبار به دست آورد و همچنین شکل شیمیایی آن را بفهمد.
کانر‌ای نیکسون (Conor A. Nixon) می‌گوید: این مقاله استفاده‌ی جدیدی از تصویربرداری میکروسکوپی در ابعاد اتمی را نشان می‌دهد که با آن می‌توان ساختار پیچیده، چندحلقه‌ای مولکول‌های آلی را بررسی کرد. روش‌های قبلی مثل طیف سنجی جرمی ارتباط نسبی بین عناصر را نشان می‌داد. اما ساختار و پیوند‌های شیمیایی را نشان نمی‌داد. برای اولین بار ما توانستیم ساختار ترکیباتی مشابه ترکیبات جو "تیتان" را مشاهده کنیم و این ابزاری جدید برای بررسی مواد نجومی از جمله شهاب‌سنگ‌ها و نمونه‌هایی که از فضا به زمین می‌آیند خواهد بود.
این نتایج همچنین می‌تواند به کشف راز چرخه‌ی هیدرولوژی مبتنی بر متان این قمر کمک کند. این چرخه در روی زمین شامل چرخه‌ی جابه‌جایی آب در دو حالت بخار و مایع است.
در "تیتان" این چرخه با متان انجام می‌گیرد که از گاز متان تبدیل به متان مایع شده و به صورت باران باریده و دریاچه‌های هیدروکربنی معروف "تیتان" را تشکیل می‌دهند. این گروه در این تحقیقات می‌توانند نقش غبار شیمیایی موجود در جو را در این چرخه‌ی متان مشخص کنند و اینکه آیا این نانوذرات می‌توانند بر روی دریاچه‌های "تیتان" شناور باشند یا خیر. علاوه بر آن این یافته‌ها نشان می‌دهد که آیا ذرات جوی مشابه نقشی در تشکیل حیات میلیارد‌ها سال پیش در زمین داشته‌اند یا خیر.
دریاچه‌های "تیتان"
گراس و کاراسکو می‌گویند: ساختار‌های مولکولی که از آن‌ها تصویربرداری کرده‌ایم به خوبی می‌توانند اشعه‌ی ماورا بنفش را جذب کنند و این بدان معناست که شاید این غبار به عنوان محافظی برای دی‌ان‌ای DNA عمل کرده باشد و در روز‌های آغازین تشکیل حیات در زمین از تخریب دی‌ان‌ای توسط اشعه جلوگیری کرده باشد.
اگر این نظریه درست باشد دانشمندان نه تنها شرایطی که باعث تشکیل حیات در زمین شد را خواهند فهمید بلکه ممکن است احتمال وجود حیات در "تیتان" را نیز کشف کنند.
ماهیت مرموز این قمر چیزی است که دانشمندان برای اولین بار در سال ۱۹۸۰ متوجه آن شدند هنگامی که کاوشگر‌های وویجر ۱ و ۲ به سمت زحل پرواز کردند.
ناسا قصد دارد در سال ۲۰۳۰ یک هواگرد رباتیک را به "تیتان" بفرستد تا سطح و جو آن را بررسی کند و به دنبال نشانه‌هایی از حیات بگردد.
مانند همیشه در این مدت کار‌های نظری و آزمایش‌هایی انجام خواهد شد تا دانشمندان بتوانند تمرکزشان را بر روی نقاطی خاص قرار دهند تا احتمال یافتن آن‌چه که می‌خواهند را افزایش دهند.
منبع: ایسنا
ارسال نظرات
تازه ها