بیشترین امید بشر به کشف حیات فرازمینی در کدام دنیاها است؟

همانطور که ما می‌دانیم، زیست‌کره یا بیوسفر(biosphere) زمین شامل تمام مواد شناخته شده لازم برای پشتیبانی از حیات است که این موارد به طور کلی عبارتند از: آب مایع، حداقل یک منبع انرژی و فهرستی از عناصر و مولکول‌های مفید بیولوژیکی.

زیست‌کره یا زیست‌سپهر یا بیوسفر به آن بخش یا لایه از کره زمین گفته می‌شود که در آن زندگی وجود دارد. این لایه زیستگاه انسان و دیگر موجودات زنده همچون پرندگان، ماهیان یا سازواره‌ها و موجودات خاکزی است و تا لایه‌های زیرین از زمین که ریشه درختان و دیگر جانداران نفوذ می‌کند، ادامه دارد. در زمین‌های سخت، زیست‌کره تنها تا عمق چند متری ادامه دارد؛ به استثنای باکتری‌ها که در لایه‌های ژرف‌تری نیز حضور دارند. در هوا زیست‌کره تا حدود هشت کیلومتر یعنی تا جایی که اکسیژن یافت می‌شود، حضور دارد و در دریاها تا ژرفاهای بسیار و حتی تا ۱۱ کیلومتر در زیر اقیانوس(در درازگودال‌ها) نیز ادامه دارد.

اما کشف اخیر "فسفین" در ابرهای سیاره زهره به ما یادآوری می‌کند که حداقل برخی از این مواد در جاهای دیگر منظومه شمسی نیز وجود دارند. پس امیدوار کننده‌ترین مکان‌های دیگر برای کشف زندگی فرازمینی کجاها هستند؟

سیاره "مریخ"

مریخ(Mars) یکی از زمین‌مانندترین دنیاها در منظومه شمسی است. این سیاره دارای شبانه‌روز ۲۴.۵ ساعته، کلاهک‌های قطبی یخی که با گذر فصول گسترش یافته یا کوچک می‌شوند و مجموعه‌ای وسیع از ویژگی‌های سطحی است که در طول تاریخ این سیاره توسط آب ایجاد شده‌اند.

مریخ یا بَهرام چهارمین سیاره در منظومه شمسی است که در مداری طولانی‌تر و با سرعتی کمتر از زمین به دور خورشید می‌چرخد. هر یک بار گردش این سیاره به دور خورشید معادل ۶۸۷ شبانه‌روز زمین به درازا می‌کشد و طول شب و روز نیز از کره زمین کمی طولانی‌تر است. قطر مریخ نزدیک به یک‌دوم قطر زمین و برابر ۶۷۹۰ کیلومتر است.(قطر زمین: ۱۲٬۷۵۶ کیلومتر).

شناسایی یک دریاچه زیر کلاهک یخی قطب جنوب مریخ و رصد متان در جو آن که گستردگی آن با توجه به فصل و حتی زمان روز متفاوت است، مریخ را به یک کاندیدای بسیار جالب برای کشف حیات تبدیل کرده است.

متان از آنجا که می‌تواند توسط فرآیندهای بیولوژیکی تولید شود، قابل توجه است، اما منبع واقعی متان موجود در مریخ هنوز مشخص نیست.

نوری که از خورشید به مریخ می‌رسد نصف نوری است که زمین دریافت می‌کند، اما روز مریخی چهل دقیقه طولانی‌تر از روز زمینی است. بنابراین شرایط از نظر نور تقریباً مثل زمستان زمین است و به این خاطر امکان رشد گیاهان در شرایط گلخانه‌ای در مریخ وجود دارد. روزهای مریخ ۲۴ ساعت و ۳۷ دقیقه درازا دارند. از آنجا که محور سیاره مریخ همانند زمین °۲۴ درجه کج است، در این سیاره نیز فصل‌های سال وجود دارند. اما هر سال مریخی کمابیش دو برابر سال زمینی یعنی ۶۷۸ روز به درازا می‌کشد.

جو مریخ سرخ رنگ است و از زمین در آسمان شب نیز سرخی آن دیده می‌شود. کره مریخ دو قمر کوچک به نام‌های "فوبوس" و "دیموس" دارد که ریختی نابسامان دارند. این دو قمر شاید شهاب‌سنگ‌هایی هستند که در مدار مریخ به دام افتاده‌اند. اگر شخصی در کره مریخ باشد خواهد دید که فوبوس سه بار در یک روز طلوع و غروب می‌کند. دیموس نصف فوبوس بوده و چنانچه از مریخ به آن نگاه کنیم این قمر بیشتر همانند یک ستاره خواهد بود تا یک ماه.

مریخ، سیاره سرخ‌رنگ منظوم شمسی، یک‌دوم زمین قطر دارد و مساحت سطح آن برابر با مساحت خشکی‌های روی زمین است. همانند زمین، یخ‌های قطبی، دره‌های عمیق، کوه، غبار، توفان و فصل دارد. در دشت‌های آن مانند ماه، گودال‌هایی برآمده از برخورد سنگ‌های آسمانی دیده می‌شود. با وجود اندازه کوچکش، بلندترین قله منظومه شمسی یعنی "کوه المپوس" و بزرگ‌ترین دره منظومه شمسی در این سیاره پیدا شده ‌است. کهنه بودن بیشتر دهانه‌های برخوردی سیاره مریخ نشان‌دهنده پرکاری زیاد پدیده‌های زمین‌شناختی در این سیاره ‌است.

با توجه به شواهدی که نشان می‌دهد این سیاره زمانی دارای محیط بسیار خوش‌خیم‌تری بوده است، ممکن است حیات در آن وجود داشته است و هنوز هم ردپایی از آن دیده شود.

امروز مریخ دارای جو بسیار نازک و خشکی است که تقریباً کاملاً از کربن دی اکسید تشکیل شده است. این گاز، محافظت ناچیزی در برابر تابش خورشید و تابش‌های کیهان ایجاد می‌کند. اما اگر مریخ موفق شده باشد برخی از ذخایر آب را در زیر سطح خود حفظ کند، غیرممکن نیست که حیات در آن هنوز وجود داشته باشد.

قمر "اروپا"

"اروپا"(Europa) نام یکی از هفتاد و دو ماهِ سیاره مشتری است. اروپا پانزدهمین جرم در سامانه خورشیدی بر پایه جرم و حجم می‌باشد. این قمر در سال ۱۶۱۰ به همراه سه قمر بزرگتر مشتری توسط "گالیله" کشف شد. این قمر کمی کوچکتر از ماه زمین است و هر ۳.۵ روز یک بار در فاصله ۶۷۰ هزار کیلومتری به دور غول گازی مشتری می‌چرخد.

"اروپا" به طور مداوم توسط میدان‌های گرانشی مشتری و دیگر قمرهای گالیله ای در فرآیندی که به عنوان "انعطاف جزر و مدی"(tidal flexing) شناخته می‌شود، فشرده و کشیده می‌شود.

اعتقاد بر این است که این قمر مانند زمین از لحاظ زمین شناسی فعال است، زیرا "انعطاف جزر و مدی" بخشی از سطح سنگی و فلزی آن را داغ می‌کند و آن را تا حدی به شکل ماگما و مذاب نگه می‌دارد.

سطح "اروپا" گستره وسیعی از یخ-آب است. بسیاری از دانشمندان تصور می‌کنند که زیر سطح یخ زده آن یک لایه آب مایع وجود دارد که یک اقیانوس جهانی به عمق بیش از ۱۰۰ کیلومتر را می‌سازد که گرمای حاصل از "انعطاف جزر و مدی" از یخ زدن آن جلوگیری می‌کند.

شواهد وجود این اقیانوس شامل آب‌فشان‌هایی است که از شکاف‌های سطح یخی این قمر بیرون می‌زند و همچنین یک میدان مغناطیسی ضعیف و یک سطح آشفته که می‌تواند توسط جریان‌های اقیانوسی در قدیم تغییر شکل داده باشد. اکنون این سپر یخی، اقیانوس زیرسطحی را از سرمای شدید و خلاء فضا و همچنین کمربندهای تابشی وحشی مشتری محافظت می‌کند.

قابل تصور است که در زیر این اقیانوس احتمالا چاه‌های گرمابی و آتشفشان‌های کف اقیانوسی پیدا کنیم. در زمین، چنین ویژگی‌هایی اغلب از اکوسیستم‌های بسیار غنی و متنوع پشتیبانی می‌کنند.

چاه گرمابی یا مجرای گرمابی(Hydrothermal vent‎) در حقیقت شکافی بر روی سطح زمین است که از لحاظ زمین‌شناسی، آب‌های اطراف خویش را گرم می‌کند. چاه‌های گرمابی اغلب در مناطقی که از لحاظ آتشفشانی فعال هستند یافت می‌شوند. مانند مناطقی که صفحات زمین‌ساختی در حال جدا شدن از هم هستند، بسترهای اقیانوسی و تفتگاه‌ها (نواحی داغ). مشهورترین سامانه گرمابی در خشکی احتمالاً پارک ملی یلوستون در آمریکا است.

در زیر دریا چاه‌های گرمابی را دودکش‌های سیاه می‌نامند و در بیشتر آب‌های عمیق اقیانوسی می‌توان آنها را یافت. اطراف چاه‌های گرمابی از لحاظ زیستی پرتولیدتر هستند و اغلب محل زیست جوامع پیچیده‌ای هستند که از مواد شیمیایی محلول در مایعات چاه‌ها استفاده می‌نمایند. فعالیت‌های شیمیوسنتزی پایه زنجیره غذایی را می‌سازد و ارگانیسم‌های متنوعی مثل کرم لوله‌ای بزرگ، صدف دوکفه‌ای، خاره‌چسب و میگو از آنها استفاده می‌کنند.

قمر "انسلادوس"

قمر "انسلادوس"(Enceladus) نیز مانند قمر "اروپا" یک قمر یخی دارای اقیانوس آب مایع زیر سطحی است.

"انسلادوس" به دور سیاره "زحل" می‌چرخد ​​و پس از کشف غافلگیرانه و غیرمنتظره آبفشان‌های بزرگ در نزدیکی قطب جنوب آن، به عنوان یک جهان قابل سکونت بالقوه مورد توجه دانشمندان قرار گرفت.

این فواره‌های آب از شکاف‌های بزرگ سطح یخی این قمر بیرون می‌زنند و با توجه به میدان گرانشی ضعیف "انسلادوس" به فضا پاشیده می‌شوند. آنها شواهد واضحی از وجود ذخایر زیرزمینی آب مایع در "انسلادوس" هستند.

نه تنها آب در این آب‌فشان‌ها شناسایی شده است، بلکه مجموعه‌ای از مولکول‌های آلی و به طور حتم دانه‌های ریزی از ذرات سیلیکات سنگی در آن شناسایی شده است که فقط در صورت تماس فیزیکی آب موجود در زیر سطح اقیانوس با کف صخره‌ای اقیانوس در دمای حداقل ۹۰ درجه سانتی‌گراد می‌تواند به وجود آمده باشد. این‌ شواهد بسیار محکمی برای وجود "چاه گرمابی" در بستر اقیانوس زیرسطحی "انسلادوس" است که مواد شیمیایی مورد نیاز برای حیات و منابع متمرکز انرژی را تأمین می‌کند.

"انسلادوس" ششمین ماه بزرگ زحل است که در سال ۱۷۸۹ توسط "ویلیام هرشل" کشف شد. کاوشگرهای "وویجر" در دهه ۱۹۸۰ بر سطح آن یخ یافتند. قطر "انسلادوس" تنها ۵۰۰ کیلومتر است و همه پرتوهای تابیده‌شده از خورشید را بازمی‌تاباند. در هنگام ظهر دمای سطح آن منفی ۱۹۸ درجه سانتی‌گراد است.

سن انسلادوس ۱۰۰ میلیون سال تخمین زده شده‌ است. در سال ۲۰۱۴ بر اساس پژوهش‌های ناسا مشخص شد که یک اقیانوس زیرسطحی به عمق ۱۰ کیلومتر در آن وجود دارد.

از سال ۲۰۰۵ میلادی بشر از وجود یخ‌فشان‌های مرموز در "انسلادوس" آگاه بوده ‌است. فضاپیمای "کاسینی" برای نخستین‌بار در ژوئن ۲۰۰۵ موفق به مشاهده یخ‌فشان‌های عظیم نیم‌کره جنوبی "انسلادوس" شد. هر چند هنوز خاستگاه چنین پدیده‌ای به‌ درستی مشخص نشده، اما به احتمال زیاد این فوران‌ها ریشه در لایه‌ای درونی از آب مایع دارند.

دانشمندان حدس می‌زنند که فشار گرانشیِ اعمال‌شده از جانب زحل، درون خاموش این قمر را بار دیگر زنده ساخته و بدین واسطه بخشی از اقیانوس زیرسطحی و یخ‌بسته "انسلادوس" را ذوب کرده باشد.

قمر "تایتان"

قمر "تایتان"(Titan) بزرگترین ماه سیاره زحل و تنها قمر در منظومه شمسی با جو پایدار و محکم است. این قمر حاوی یک مه غلیظ نارنجی رنگ از مولکول‌های آلی پیچیده و یک سامانه آب و هوایی بر پایه متان به جای آب، همراه با باران‌های فصلی، دوره‌های خشکسالی و تپه‌های شنی ایجاد شده توسط باد است.

جو آن عمدتا از نیتروژن تشکیل شده است که عنصر شیمیایی مهمی در ساخت پروتئین‌ها در تمام اشکال شناخته شده حیات است.

"تایتان" بزرگ‌ترین قمر زحل است که در فاصله ۱.۲ میلیارد کیلومتری از خورشید واقع شده‌ است. تایتان بسیار کندتر از زمین به دور خود می‌چرخد، به طوری که یک روز تایتان در حدود ۱۶ روز زمین است. تایتان از نظر میزان جرم، یازدهمین جسم پرجرم در منظومه شمسی است.

این قمر در ۲۵ مارس ۱۶۵۵ توسط "کریستین هویگنس" هلندی کشف شد. تایتان توسط چشم غیرمسلح قابل رؤیت نیست، ولی می‌توان آن را توسط تلسکوپ‌های آماتوری یا حتی برخی دوربین‌های دو چشمی قوی مشاهده نمود. تایتان تنها قمری است که دارای اتمسفر غلیظ بوده و تنها جرمی غیر از زمین است که دارای منابع اثبات شده سطحی مایع است. تایتان غالبا قمری با مشخصات سیاره خوانده می‌شود. تایتان دومین قمر بزرگ در منظومه شمسی است. جو تایتان غالباً از نیتروژن است با این حال دارای متان و اتان نیز هست. وجود باد و باران سطحی تایتان را به شکلی مشابه سطح زمین تبدیل کرده ‌است. ماهواره‌های زیادی وجود زیست یا مراحل ابتدایی پیدایش شرایط پیشازیستی در تایتان را مورد کاوش قرار داده‌اند.

تایتان دارای جوی نسبتاً فشرده و شبیه به زمین در دوران شکل‌گیری آن است. اما با توجه به سرمای شدید (منفی ۱۸۰ درجه سانتیگراد) در قمر تایتان، وجود زیست از نوع زمینی در آن بعید به نظر می‌رسد. نگاره‌های کاوشگر "کاسینی" ناسا از وجود دریاچه‌ای حاوی هیدروکربن مایع مانند متان در تایتان حکایت دارد.

در زیر سطح تایتان، ترکیباتی از آب و آمونیاک وجود دارد. این اقیانوس زیرسطحی در حقیقت یک لایه مایع است که محتوی ترکیباتی از آب یا آب و آمونیاک است و در ژرفای بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلومتری از سطح تایتان قرار گرفته‌است. ساختار درونی تایتان از یک لایه یخی تشکیل شده‌ است که از هسته سنگی آن از طریق یک لایه مایع جدا شده‌ است. این ویژگی موجب می‌شود که سطح جامد تایتان از بادهای فصلی حاضر در اتمسفر آسیب نبیند.

مشاهدات راداری، وجود رودخانه‌ها و دریاچه‌های متان و اتان مایع و احتمال وجود "یخ‌فشان‌ها"(cryovolcanoes) را تایید کرده است. "یخ‌فشان" مانند آتشفشان است که به جای گدازه، آب مایع فوران می‌کند. این نشان می‌دهد که "تایتان" مانند "اروپا" و "انسلادوس" دارای ذخایر آب مایع در زیر سطح خود است.

یخ‌فشان یا آتش‌فشان یخ یک فوران آتش‌فشان‌وار مواد فرار مانند آب، آمونیاک یا متان است که در شرایطی به جای سنگ مذاب، این مواد به‌صورت گاز یا مایع و بخار به بیرون پرتاب می‌شوند. پس از فوران، این یخ گدازه‌ها در اثر دمای بسیار پایین پیرامون یخ‌فشان به‌زودی متراکم و به شکل جامد در می‌آیند. یخ‌فشان‌ها در ماه‌های یخی و شاید هم در جرم‌های آسمانی مانند جرم‌های موجود در کمربند کوئیپر پدید می‌آیند.

انرژی مورد نیاز برای ذوب یخ و تولید یخ‌فشان معمولاً از اصطکاک جزر و مدی به‌وجود می‌آید. همچنین ممکن است که سپرده‌های شفاف از مواد منجمد بتواند با ایجاد یک اثر گلخانه‌ای زیر سطحی حرارت مورد نیاز را ایجاد و جمع‌آوری کند.

سیاره های نزدیک خورشید، سنگی هستند و تولید ماگما می کنند. اما سیاره ها و اقمار پس از مریخ، حاوی مقادیر قابل توجهی گاز هستند. آتشفشان در این بخش از منظومه شمسی معمولاً یخ فشان است و به جای سنگ های مذاب، گاز سرد یا یخ زده مانند آب، آمونیاک و متان فوران می کند.

دمای سطح "تایتان" با توجه به فاصله بسیار زیاد آن از خورشید، منفی ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد است که دمایی بسیار سرد برای آب مایع است. با این حال، مواد شیمیایی فراوان موجود در "تایتان" این گمانه‌ها را ایجاد کرده است که اشکال زندگی به طور بالقوه با شیمی کاملا متفاوت با ارگانیسم‌های زمینی می تواند در آنجا وجود داشته باشد.