چشمان جیمز وب در جست‌و‌جوی حیات
گفت‌و‌گو با پژوهشگر ایرانی که در کشف دی‌اکسید‌کربن در جو سیاره فراخورشیدی مشارکت داشت.
«حیات در جایی دیگر»؛ عبارتی که هنوز برای ما بیشتر وجه تخیلی دارد تا علمی. سال‌هاست در این زمینه سؤالات زیادی مطرح است و تحقیقات به شکلهای مختلف دامه دارد. انتشار دادههای جدید تلسکوپ فضایی جیمزوب درباره کشف دی‌اکسید‌کربن در سیارهای خارج از منظومه شمسی که به دور ستاره‌ای شبیه خورشید می‌چرخد، موج تازهای از سؤالات درباره سیارات فراخورشیدی را به راه انداخته است. این سیاره فراخورشیدی که WASP-۳۹ b نام دارد و تقریبا هم‌اندازه سیاره مشتری است، از جنس گاز است و به دور ستاره‌ای در فاصله ۷۰۰ سال نوری از ما می‌چرخد. در این کشف، ابزار طیف نگار فروسرخ جیمزوب (NIRSpec)، وجود دی‌اکسید‌کربن را در جو سیاره نشان داده است. آیا قرار است نشانه های بیشتری درباره علامتهای زیستی در سیارات فراخورشیدی کشف شود و به سؤال قدیمی بشر که آیا ما در جهان تنها هستیم یا خیر، پاسخ دهد؟ دکتر کارن مولاوردیخانی یکی از پژوهشگران تیم تحقیقاتی دادههای تلسکوپ فضایی جیمزوب است که در این کشف مهم مشارکت داشته است. این محقق ایرانی در حال حاضر مدرس و محقق دانشگاه مونیخ، الامیو (LMU) و موسسه ماکس پلانک در آلمان است. در گفت‌و‌گو با او، جزئیات این کشف مهم را بررسی می کنیم.
بیشتربخوانید
چرا کشف دی‌اکسید‌کربن در جو سیارهای دور‌دست برایمان اهمیت دارد؟
دی‌اکسید‌کربن یکی از نشانههای این است که جو سیاره چقدر می‌تواند سنگین باشد یا به‌عبارت بهتر چه مقدار عناصر غیر از هیدروژن و هلیوم در آن وجود دارد. این موضوع کمک میکند تا بفهمیم چطور این عناصر شکل گرفته و در حالت کلیتر چطور این سیاره پدید آمده است. با پاسخ به این سؤالها میخواهیم به سؤال اصلیتری پاسخ بدهیم که چگونه سیارات مختلف شکل میگیرند و به این ترتیب آیا امکان دارد که در برخی از آن‌ها حیات به‌وجود بیاید یا خیر؟ با دانستن این اطلاعات می‌توانیم درک بهتری از سیاره خودمان داشته باشیم. یکی از مشکلات جدی سیاره زمین در این روز‌ها گرم شدن هواست؛ گرمایی که دی‌اکسید‌کربن و برخی ترکیبات دیگر موجود در جو، در بروز آن تاثیر داشتند. این اثرات معمولا با شبیهسازیها، قابل بررسی است در حالی‌که سیارات فراخورشیدی میتوانند آزمایشگاه طبیعی باشند تا اثرات این گاز‌ها در آن را مورد مطالعه قرار دهیم. این کار همچنین کمک میکند تا درک بهتری نسبت به سیاراتی مثل مریخ و زهره داشته باشیم که بیشتر جو آن‌ها را دی‌اکسید‌کربن تشکیل داده است. ترکیبات دیگری مثل آب، متان، ازن و ترکیبات گوگرد و فسفات هم می‌تواند از منظر دیگری مهم باشد. برای مثال این ترکیبات ممکن است بتواند دینامیک جو را تغییر بدهد.
آیا تا قبل از تلسکوپ فضایی جیمزوب، دی‌اکسید‌کربن در جو سیاره فراخورشیدی دیگری پیدا شده بود؟
تا قبل از تلسکوپ جیمزوب، تلسکوپ فضایی اسپیتزر را داشتیم که میتوانست به ما اطلاعات نورسنجی بدهد، یعنی یک نقطه در طول موجی که می‌توانیم دی‌اکسید‌کربن را شناسایی کنیم به ما می‌داد و براساس تغییرات نوری آن نقطه میشد حدسهایی زد. اما این برای اولین‌بار است که با قاطعیت می‌توانیم بگوییم که دی‌اکسید‌کربن را در یک سیاره فراخورشیدی کشف کردیم و این به‌دلیل کیفیت و وضوح خوب و طول موج خاصی است که جیمزوب قادر به رصد آن است، در حالی‌که دیگر تلسکوپهای فضایی هابل قادر به این کار نبودند.
پیدا شدن دی‌اکسید‌کربن در سیارات فراخورشیدی که از جنس خاک و سنگ هستند چه معنایی خواهد داشت؟
این موضوع می‌تواند نشان دهد ارتباطی که بخش خاکی سیارات خاکی با جو رقیق خود برقرار میکنند چگونه است و به این ترتیب ساختار جو قابل‌درک می‌شود. به این دلیل که ما حدس می‌زنیم اکثر سیارات خاکی فراخورشیدی جوی متشکل از دی‌اکسید‌کربن داشته و مشابه زمین نباشند، بنابراین شیمی و زمین شیمی (Geochemistry) این سیارات قابل شناسایی می‌شود. ما انتظار داریم که مهم‌ترین کشفهای جیمزوب در حوزه سیارات فراخورشیدی، پیدا کردن گاز‌هایی که دارای امضا‌زیستی هستند، باشد؛ یعنی گاز‌هایی که ما روی زمین، آن‌ها را نشانه حیات تلقی می‌کنیم برای مثال؛ متان، ازن، بخار آب و آمونیاک از این نوع گاز‌ها هستند. یافتن این گاز‌ها می‌تواند نشان دهد که شاید حیات در آن سیاره وجود داشته باشد و البته به‌طور قطع نمیتوانیم این را بگوییم.
چطور می‌توانیم این را تشخیص دهیم؟
تلاش ما این است که ببینیم می‌توانیم این گاز‌ها را با فرآیند‌های شیمیایی که حیات در آن‌ها دخیل نیست تولید کنیم و اگر نتوانیم این کار را بکنیم یعنی این گاز‌ها منشأ زیستی دارند، اما اگر چنین چیزی پیدا شود نه‌تن‌ها در حوزه تخصصی من اهمیت زیادی دارد بلکه می‌تواند جزو مهم‌ترین اکتشافات جیمزوب در حوزه علم باشد.
در بررسی دادههای تلسکوپ جیمزوب چه متخصصانی حضور دارند تا نتایج به‌دست آمده معتبر و دقیق باشد؟
تخصص‌های مختلفی وجود دارد، از مهندسهای پرواز گرفته تا کیهانشناسها، اخترفیزیکدانها و سیارهشناسها. ما به مهندسهای پرواز و مهندسهایی که این تلسکوپ فضایی را ساختند نیاز داریم، چون باید ویژگیها و جزئیات آن را بشناسیم تا بتوانیم تغییرات در دادهها را از تغییراتی که در اثر خود تلسکوپ ایجاد می‌شود، تشخیص دهیم. برای مثال اگر نور ستاره‌ای در حال تغییر است باید بتوانیم تشخیص بدهیم که این تغییر نور به‌دلیل تغییر تلسکوپ نیست بلکه به‌علت تغییر منبع نوری است که ممکن است ستاره یا کهکشان باشد؛ بنابراین نیاز داریم که تمامی این افراد بتوانند در کنار هم کار بکنند و از دانش یکدیگر کمک بگیرند. در کشف اخیری که داشتیم تنها در بخش علمی آن حدود ۱۲۰ نفر به‌صورت مستقیم فعالیت می‌کردند، اما پشت‌صحنه صد‌ها نفر دیگر در این پروژه شرکت داشتند تا بتوانیم درک بهتری از این دادهها داشته باشیم.
درباره این که تلسکوپ جیمزوب قرار است اطلاعات زیادی را برای بشر به ارمغان بیاورد زیاد صحبت شده است، اما به‌طور خلاصه اگر بخواهیم بگوییم این تلسکوپ در چه حوزههایی می‌تواند درک ما را از هستی عمیقتر کند به کدام حوزهها اشاره میکنید؟
یکی از بخشهای مختلفی که جیمزوب به ما کمک میکند تا درک بهتری از آن داشته باشیم، به آغاز کیهان باز می‌گردد یعنی زمانی بعد از انفجار بزرگ و دورهای که اولین ستارهها و اولین کهکشان‌ها شکل گرفتند. این زمانی است که ما اطلاعات محدودی درباره آن داریم و جیمزوب می‌تواند در این زمینه بسیار کمک کند. بخش بعدی شکلگیری و ساختار کهکشانهاست؛ این موضوع برای ما مهم است، چون نرخ به‌وجود آمدن ستارهها در این کهکشان‌ها برایمان مهم است که در نهایت می‌تواند درباره درک ساختار‌های عالم به ما کمک کند. دسته سوم مراحل تشکیل سیارات است و دسته چهارم خود سیارات و منشأ حیات است که من هم در همین حوزه کار میکنم.
این سیاره فراخورشیدی حدود ۷۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، در چنین فاصلهای چطور توانستیم گاز‌های موجود در جو آن را شناسایی کنیم؟
ما سیستم‌های ستاره ــ سیارهای را بررسی می‌کنیم. زمانی که سیاره از مقابل ستارهاش عبور میکند، نور ستاره از درون جو سیاره رد می‌شود. ما تغییرات این نور را قبل از ورود سیاره به قرص ستاره و حین ورود به آن محاسبه می‌کنیم و به این ترتیب جو سیاره را که روی طیف به‌دست آمده تاثیر گذاشته شناسایی می‌کنیم؛ بنابراین آنچه مشاهده می‌شود با دادههای آزمایشگاهی و شبیه‌سازی تطبیق داده می‌شود و می‌توانیم براساس آن بگوییم آنچه در جو سیاره پیدا شده اکسیژن است یا دی‌اکسید‌کربن یا چیز‌های دیگر.
از چه مسیری به جایی که امروز ایستادید، رسیدید؟
تحصیلاتم را در مهندسی هوا‌فضا شروع کردم، چون رشتهای در ایران با عنوان سیارهشناسی وجود نداشت. تلاش کردم این حوزه را طوری ادامه بدهم تا به علاقهمندیام نزدیک شود. در مقطع کارشناسی‌ارشد، در دانشگاه صنعتی شریف اولین شبیه‌سازی سه‌بعدی سیارات را با تمرکز بر سیاره زهره در قالب پایاننامه ارائه کردم. برای دوره دکتری به آمریکا رفتم و در آنجا سیارهشناسی را ادامه دادم و همینطور درباره فعالیت ستارهها و اثرات‌شان روی جو سیارهها کار کردم.
«دریک» رفت، اما معادله اش ماند
در شرایطی که از تلاشهای محققان برای کشف نشانههای احتمالی حیات در سیارات دور‌دست میگوییم، به‌تازگی، علم یکی از اخترفیزیکدانهای مهم تاریخ در این حوزه را از دست داد. فرانک دریک از پیشگامان جستوجو درباره موجودات فرازمینی، ۱۱شهریور ۱۴۰۱/ ۲۰۲۲ در ۹۲ سالگی این جهان را ترک کرد. او سال ۱۳۴۰/ ۱۹۶۱ معادله‌ای ارائه کرده بود که احتمال وجود حیات در کهکشان راه شیری را به‌دست می‌داد.
منبع: روزنامه جام جم
