در کجا باید بدنبال نشانه‌های حیات روی “تیتان” بود؟

MacTavish · 28/8/19

بیگ بنگ: یافته‌های جدیدی که در مجلۀ Astrobiology منتشر شده است؛ نشان می‌دهد که دهانه‌های بزرگ، مکان‌هایی هستند که می‌توان در آنها به دنبال عناصر سازنده حیات روی “تیتان” بزرگ‌ترین قمرِ زحل، بود.

نگاه کاسینی به تیتان. برخی از دریاچه‌های بزرگِ پر از متان و اتان، از طریق مه قابل مشاهده هستند.

به گزارش بیگ بنگ، تیتان، گستره‌ای یخی پوشیده از مولکول‌های آلی، با دریاچه‌های متان مایعی است که توسط جوّ ضخیم و غبارآلودی از متان و نیتروژن پوشانده شده است؛ که این پرسش را مطرح می‌کند: چرا در این دنیایی که به طور عجیبی شبیه به زمین است، حیات وجود ندارد؟ دمای سطح آن شاید -۱۷۹ درجه سلسیوس (-۳۰۰ درجه فارنهایت) باشد که احتمالاً مانع از رخ دادن هرگونه واکنش زیست‌شیمیایی می‌شود. اما آیا هیچ مکانی روی تیتان وجود ندارد که به آن امید داشت که بیومولکول‌هایی نظیر آمینواسیدها بتوانند روی آن شکل بگیرند؟ گروهی می‌خواست جواب این پرسش را پیدا کند.

دانشمندانی به سرپرستی دکتر “کاترین نیش”، دانشمند سیاره‌ای در دانشگاه انتاریوی غربی، با استفاده از تصاویر و داده‌های فضاپیمای کاسینی و کاوشگر هویگنس، به دنبال بهترین مکان برای جستجوی مولکول‌های بیولوژیکی روی سطح تیتان بودند. همانطور که می‌دانیم، حیات مبتنی بر کربن است و از آب مایع به عنوان حلال استفاده می‌کند. سطح تیتان پر از مولکول‌های غنی از کربن (هیدروکربن‌ها) است که نشان داده شده که وقتی در معرض آب مایع در شبیه‌سازی‌های آزمایشگاه قرار گرفتند، آمینواسیدها، یعنی عناصر اصلی‌ای که پروتئین‌ها برای حیات نیاز دارند، را شکل می‌دهند.

مسئله اینجاست: تیتان آن قدر سرد است که احتمالاً آب مایع در سطح آن وجود ندارد. گرچه این سناریوی مطلوبی برای شکل‌گیری مولکول‌های حیات‌بخش نیست، اما این امید وجود دارد.

دهانه‌های در حالِ محو شدن

اندازه‌گیری‌های راداریِ کاسینی، که ۱۳ سال است به دور زحل می‌چرخد، توانست از طریق جوّ تیتان که به لحاظ نوری ضعیف است، قلمروی این جهانى مبهم را آشکار کند. آنچه که آشکار شده بود غیرمنتظره بود- تیتان فعال است. دستگاه‌های رادار کاسینی، دریاچه‌ها، تپه‌ها، کوهستان‌ها، دره‌های رودخانه‌ای را نشان دادند و دهانه‌های زیادی را نشان ندارند؛ که این امر نشان می‌دهد که فرآیندهایی روی سطح تیتان در حال رخ دادن است که دهانه‌ها را یا پر می‌کنند و یا فرسایش می‌دهند. کشف دنیایی شبیه به زمین که فاصلۀ آن تا خورشید، نه برابر فاصلۀ زمین تا خورشید است، شگفت‌آور بود.

ناسا بتازگی تصاویری از تیتان قمر مه‌آلود زحل منتشر کرد. این تصاویر که در طیف فروسرخ گرفته شده حاصل ۱۳ سال گردآوری اطلاعات ثبت شدۀ فضاپیمای کاسینی میباشد

مجای تیتان، با چنین چشم‌انداز مشابه و آشنایی با زمین، بهترین مکان‌ها برای یافتن نشانه‌های حیات است؟ گرچه دریاچه‌های متان ممکن است گزینۀ واضح و روشنی به نظر برسند، اما در عوض نیش و همکارانش دریافتند که دهانه‌ها و آب‌فشان‌ها (مناطقی که از زیر سطح یخی تیتان، آب مایع فوران می‌کند) دو عدد از جذاب‌ترین مکان‌ها هستند. هر دوی آنها امید به ذوب شدن یخ‌های تیتان به شکل آب مایع را نشان می‌دهند، که این گامی ضروری برای شکل‌گیری بیومولکول‌های پیچیده است.

دکتر مورگان کابل، فن‌شناس در بخش پیاده‌سازی سیستم‌های ابزار دقیق و مفاهیم در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنا کالیفرنیا، متخصص «تلین» (مواد آلی‌ای که وقتی ترکیبات سادۀ گاز در معرض تشعشعات کیهانی قرار می‌گیرند، تولید می‌شود) است. وی اظهار داشت: «وقتی تلین‌ها را با آب مایع ترکیب می‌کنیم، آمینواسیدهایی را می‌سازیم که واقعا سریع هستند. بنابراین هر جایی از سطخ تیتان یا در نزدیکی سطح تیتان که آب مایع وجود داشته باشد می‌تواند پیش‌ماده‌های حیات ـ بیومولکول‌ها که برای حیات بسیار مهم هستند ـ را بسازد؛ و این واقعا هیجان‌انگیز است.»

سورتا فاکولا، آب‌فشانی روی تیتان است. این تصویر که از توپوگرافی رادار با رنگ‌های فرو سرخ به دست آمده است، مخروط آتشفشان، قله‌های کوه‌ها و جریان‌های نازک و درخشانِ دور از آب‌فشان‌ها را نشان می‌دهد.

دهانه‌ها بهترین گزینه هستند

آب‌فشان‌ها و دهانه‌ها بهترین نقاط برای ذوب شدن روی تیتان هستند، اما کدام یک از این دو است که باید در مورد آن شرط‌بندی کنیم؟ عجیب است که پاسخ آن از نظر نیش، دهانه‌ها هستند، با وجود اینکه تعداد دهانه‌ها به اندازۀ تعدادشان روی ماه نیست و کمتر است. نیش گفت: «به سه دلیل دهانه‌ها واقعا برنده‌های واضحی هستند. یکی اینکه کاملاً مطمئن هستیم دهانه‌هایی روی تیتان وجود دارد. به وجود آمدن دهانه، فرآیند ژئولوژیکیِ بسیار رایجی است و ما ویژگی‌های مدوری را می‌بینیم که تقریباً روی سطح به شکل دهانه ایجاد می‌شوند.»

نیش با افزودنِ اینکه آب مایع عامل مهمی برای رخ دادنِ واکنش‌های شیمیاییِ پیچیده است، گفت دومین دلیل این است که دهانه‌ها احتمالاً مذاب بیشتری نسبت به آبفشان تولید می‌کنند، یعنی «یخ زدنِ آنها بیشتر طول می‌کشد و در نتیجه [آب] برای مدت طولانی‌تری به صورت مایع باقی خواهد ماند.» نیش اظهار داشت: «آخرین دلیل این است که دهانه‌های ضربه‌ای باید آبی را تولید کنند که نسبت به آبفشان‌ها، دمای بالاتری دارد. آبِ داغ‌تر به معنای سرعت بالاتر واکنش‌ شیمیایی است، که این امر امید به ایجاد شدنِ مولکول‌های حیات‌بخش را بیشتر می‌کند.»

کابل گفت: «آب می‌تواند تا هزاران سال یا بیشتر، در آن محیط‌ها به صورت مایع باقی بماند.» از سوی دیگر، آبفشان‌ها آن قدر که باید، داغ نیستند. نیش گفت: «وقتی آبفشان فوران می‌کند، معمولاً دقیقاً در دمای ذوبِ یخ فوران می‌کند؛ و ما فکر می‌کنیم که هر «گدازه‌ای» [در این مورد، شکلِ شفافی از آب] روی تیتان به شدت با آمونیاک آمیخته می‌شود، و در نتیجه نقطۀ انجماد را کاملاً خاموش می‌کند به طوری که می‌تواند گدازه را کاملاً سرد کند.»

سورتا فاکولا، آب‌فشانی روی تیتان است. این تصویر که از توپوگرافی رادار با رنگ‌های فرو سرخ به دست آمده است، مخروط آتشفشان، قله‌های کوه‌ها و جریان‌های نازک و درخشانِ دور از آب‌فشان‌ها را نشان می‌دهد.

آخرین نکته در مورد آبفشان‌های یخی این است که این آبفشان‌ها به فرآیند مبهم‌تر و فرّارتری تبدیل می‌شوند. تصور کنید یخ، که چگالی کمتری نسبت به آب دارد، در لیوانی از آب شناور باشد. نیش می‌گوید: «وقتی چگالی یخ کمتر از آب است، تلاشِ آب برای بالاتر رفتن از یخ و قرار گرفتن روی آن کاملاً دشوار است. بودنِ آبفشان به عنوان مکانی حیات‌بخش دشوارتر است و شواهد بسیار کمی از آن روی تیتان وجود دارد.»

در واقع ممکن است آبفشان روی تیتان حتی واقعی نباشد. نیش افزود: «سورتا فاکولا [کوهستانی روی تیتان که ظاهراً تورفتگی‌ای مانند مخروط آتشفشان دارد] شاید بهترین و تنها نمونه‌ از آبفشان روی تیتان باشد. بنابراین بسیار نادرتر است، اصلاً اگر وجود داشته باشد.»

اندازه‌گیری‌های در محل

دهانه‌های سینلاپ (با قطر ۱۱۲ کیلومتر)، سلک (با قطر ۹۰ کیلومتر) و منروا (با قطر ۳۹۲ کیلومتر)، که بزرگ‌ترین دهانه‌های جدید در تیتان هستند، مکان‌هایی اصلی هستند که در نهایت برای جستجوی قابلیت‌های بیومولکول‌ها باید در این دهانه‌ها به دنبال یافتن آن بود.ما به کاوشگری نیاز داریم که روی تیتان فرود آید و اندازه‌گیری‌های در جایی را در آنجا انجام دهد تا به چنین کشفی دست یابد. اما آیا این مقصدها، گزینه‌های بعدی برای مأموریت آیندۀ تیتان هستند؟ همه متقاعد نشده‌اند.

دکتر دیوید گرینسپون، دانشمند ارشد مؤسسه علم سیاره‌ای، بیان دارد: «حتی با وجود نتایجی مانند این، باز هم نمی‌دانیم در کجا باید به دنبال نشانه‌های حیات باشیم. من از این نتایج برای هدایت مأموریت بعدی به تیتان استفاده نمی‌کنم. این نتایج شتاب‌آمیز است.»

در عوض، گرینسپون می‌خواهد مکان‌های بیشتری را در تیتان بررسی کند. وی می‌گوید: «از آنجایی که در مورد این سیاره اطلاعات بسیار کمی در دست داریم، ابتدا محاسبۀ طیفی از محیط‌ها معنادارتر است.» با این حال گرچه تیتان پیچیده و گیج‌کننده است، اما برای جستجوی عناصر اصلی حیات در این دنیای بسیار سرد باید از جایی آغاز به کار کنیم و نتیجه این تحقیقات به تحقیق ما نمی‌رسد، اما سه گزینۀ بالقوه برای شروع جستجو در دست داریم؛ و امید داریم گزینه‌های بسیار بیشتری یافته شود.