خاك سياركي چگونه امكان تكامل عناصر حيات را در فضا اثبات كرد؟

همواره در طول تاريخ، مسئله‌ي زيستن در نقطه‌ي ديگري از جهان دغدغه‌ي بسياري از انسان‌ها و دانشمندان بوده ‌است. تا ‌امروز، موجود زنده‌ي ديگري در باقي سياره‌ها مشاهده‌ نشده؛ اما پيشرفت علوم طبيعي جديد به‌حدي بوده است تا بتواند آغازگر پژوهش‌هاي متعددي باشد كه دانشمنداني در بسياري از زمينه‌ها آن‌ها را انجام مي‌دهند.

از مدت‌ها قبل، دانشمندان دريافتند مواد‌اوليه و عناصر مشخصي از‌جمله آب و مواد اورگانيك شيميايي اصلي مانند كربن براي زندگي ضروري هستند. همچنين، انسان‌ها مدت‌هاي مديدي است كه به‌دنبال كشف حيات و نشانه‌هاي زندگي در سياره‌هاي ديگر هستند. در سده‌ي اخير نيز، تحقيقات بسياري در اين زمينه انجام گرفته است؛ تحقيقاتي كه با كشف گرد شهاب آسماني به اثباتي براي قابليت تكامل عناصر خام زندگي در فضا منجر شد.

در سال‌هاي اخير، آب و مواد اورگانيك شيميايي مهمي مانند كربن روي شهاب‌هاي آسماني عظيم و بدنه‌ي ديگر اجرام آسماني كشف شده‌اند. بااين‌حال، تاكنون تحقيقي نتوانسته با مطالعه نمونه‌هاي اجرام آسماني، مدرك و دليل قاطعي ارائه كند تا نشان دهد اين مواد اورگانيك كِي و چگونه روي اين سنگ‌هاي معلق در منظومه‌ي شمسي تشكيل شده‌اند.

در‌كنار گروهي از دانشمندان بين‌المللي، گروهي از مدرسان علوم زمين به نام كوييني هوي شان چان نيز در حال تجزيه‌وتحليل و مطالعه بعضي از قطعات ريزي بود كه از يكي از همين سنگ‌هاي آسماني گرفته شده بود؛ شهابي آسماني به نام 25143 Itokawa. مطالعات اين گروه نشان داد كه مواد اورگانيك (مواد پايه براي زندگي) بر‌اثر برخوردهاي شهاب‌سنگي و گرد فضايي روي سطح ايتوكاوا (Itokawa) تشكيل شده‌اند.

سيارك ۲۵۱۴۳ ايتوكاوا بيست‌و‌پنج‌هزار و صد‌و‌چهل‌و‌سومين سيارك كشف شده‌ است. اين سيارك ۲۶ سپتامبر ۱۹۹۸ كشف شد و به‌افتخار هيدئو ايتوكاوا، دانشمند موشكي ژاپن، ناميده شده‌ است. سيارك ۲۵۱۴۳ ايتوكاوا نخستين سياركي است كه كاوشگرهاي فضايي آن را از نزديك نمونه‌برداري و مطالعه كردند. كاوشگر فضايي هايابوساي سازمان فضايي ژاپن ۲۰ و ۲۵ سپتامبر ۲۰۰۵ به سطح اين سيارك نزديك شد و عمليات نمونه‌برداري را انجام داد.

اين سيارك به كشف مواد اورگانيك منجر شد و در‌واقع، اولين‌باري است كه گروهي تحقيقاتي نشان مي‌دهد مواد اورگانيك روي خود سنگ‌هاي آسماني تشكيل شده‌اند. اين‌گونه به‌انديشه متخصصين مي‌رسد كه اين مواد اورگانيك وقتي به‌تدريج به‌كامل رسيند كه در طول زمان و روي سنگ آسماني ديگر مواد اوليه به آن‌ها برخورد مي‌كردند. روزانه بين ۵۰ تا ۱۵۰ شهاب‌سنگ به سطح زمين برخورد مي‌كنند كه بيش از دَه گرم وزن دارند.

اين سنگ‌هاي آسماني ممكن است در خود سر‌نخ‌هايي از وضعيت شيميايي منظومه‌ي شمسي نيز داشته باشند؛ اما به‌محض اينكه وارد اتمسفر زمين مي‌شوند و به سطح زمين برخورد مي‌كنند، دچار ناخالصي مي‌شوند و تمام سرنخ‌هايي كه با خود حمل مي‌كرده‌اند، از بين مي‌روند و شناسايي‌نشدني مي‌شوند. به‌همين‌دليل، در مأموريت‌هاي فضايي هدف اين است كه نمونه‌هايي از اجرام آسماني را مستقيما از فضا بردارند.

همين كار را با ستاره‌هاي دنباله‌دار و ماه و مشتري نيز انجام مي‌دهند. هدف نهايي از اين كار آن است كه جزئيات فرازميني اين مواد قبل از آلوده‌شدن به‌دست اتمسفر مطالعه و شوند. سال ۲۰۰۳، آژانس اكتشاف فضايي ژاپن (JAXA) يكي از اين مأموريت‌ها را اجرا كرد. اين مأموريت هايابوسا نام داشت و هدفش شهاب آسماني نزديك به زمين به نام ايتوكاوا بود. اين سنگ بايد گرفته و نگه‌داري و سپس قطعاتش به زمين بازگردانده مي‌شد تا دانشمندان بتوانند روي آن به‌دنبال نشانه‌هايي از عناصر زندگي بگردند.

هايابوسا فضاپيماي بدون سرنشين ژاپني بود كه آژانس كاوش هوافضاي ژاپن (جاكسا) آن را با هدف مطالعه‌ي نمونه‌برداري و ارسال نمونه از سيارك ايتوكاوا به زمين طراحي كرد و ساخت. هايابوسا در زبان ژاپني به‌معني «بَحري» (نوعي شاهين بزرگ) است. بحري پرنده‌اي شكاري به‌حساب مي‌آيد و عادت دارد براي شناسايي بر‌فراز طعمه‌اش پرواز كند و ناگهان با حمله‌اي سريع، طعمه را از زمين چنگ بزند و مجددا به آسمان بازگردد. هايابوسا نيز قرار بود همين كار را با سيارك سيب‌زميني‌شكل تازه‌كشف‌شده‌اي به نام سيارك ۲۵۱۴۳ انجام دهد.

مؤسسه‌ي علوم فضا و فضانوردي ژاپن (ISAS) طرحي براي مطالعه‌ي نزديك سيارك ۲۵۱۴۳ تهيه كرد و براي اين منظور سفينه‌اي بدون سرنشين طراحي شد كه Muses-c ناميده شد. بعدها، اين سفينه به هايابوسا تغيير نام داد و قرار بود بعد از رسيدن به سيارك و مطالعه‌ي نزديكش، بر سطح سيارك فرود بيايد و نمونه‌هايي از سطح بردارد. همچنين، بدين‌دليل برنامه‌ريزي شده بود كه پس از انجام اين مأموريت به‌سمت زمين بازگردد و نمونه‌هاي جمع‌آوري‌شده را در كپسول ويژه‌اي به زمين ارسال كند. طبق برنامه‌ي زمان‌بندي‌شده، اين كپسول بايد در سال ۲۰۰۷ در صحراي مركزي استراليا فرود مي‌آمد؛ ولي اين كار به‌دليل اتفاقات ناگوار در طول مأموريت، تا ۱۲ ژوئن ۲۰۱۰ به‌درازا كشيد.

دليل انتخاب ايتوكاوا اين بود كه مدار آن فاصله‌ي كمي با زمين داشت؛ ازاين‌رو، فضاپيماي هايابوسا توانست در سال ۲۰۰۵ آن را به‌دست آورد. با‌توجه‌به آنكه اين فضاپيما براي دو سال با شعله‌هاي خورشيدي و اشكالات متخصص دست‌و‌پنجه نرم مي‌كرد، به‌دست‌آوردن اين شهاب‌سنگ شاهكار محسوب مي‌شد.

بعد از آنكه هايابوسا در سال ۲۰۱۰ با هزاران قطعه‌ي ارزشمند و بدون ناخالصي از گردهاي فضايي به زمين بازگشت، محموله با موفقيت و در كمال امنيت و سلامت ذخيره‌سازي شد. تا سال ۲۰۱۲، اين قطعات با ظرافت و دقت فراواني نگه‌داري و براي گروه‌‌هاي تحقيقاتي در سرتاسر جهان ارسال مي‌شدند. بسياري از آن‌ها قطري به‌اندازه‌ي ۵۰ ميكرومتر داشتند؛ تقريبا به‌اندازه‌ي نصف قطر موي انسان.

مطالعه و تحقيق اين اجزا كاري ظريف و حساس بود. گروه تحقيقاتي تنها مي‌توانست با استفاده از نوك سوزن آن‌ها را بلند كند. قطعه‌ي مدانديشه متخصصين، تنها با الكتريسيته‌ي ساكن به نوك سوزن مي‌چسبيد و كوچك‌ترين عامل بيروني، حتي يك بازدم ساده، نيز مي‌توانست باعث شود تا قطعه براي هميشه گم و محو شود. همچنين، گروه تحقيقاتي بايد مطمئن مي‌شد عوامل زميني هيچ‌كدام از اجزا را در طول تحقيقات آلوده و دچار ناخالصي نمي‌كند.

تا به اين لحظه، تحليل‌هاي اورگانيكي روي كمتر از دَه قطعه از ايتوكاوا به‌نتيجه رسيده‌اند. اين تحقيقات توانستند آب و مواد اورگانيك را روي اين قطعات پيدا كنند؛ اما باز‌هم در تمام اين مواقع، محققان مطمئن نبودند منشأ اين مواد اورگانيك و آب از كجا آمده است. دليل اين امر آن است كه از‌لحاظ متخصص، تفاوت بين اين اجزا روي سنگ‌هاي آسماني با سنگ‌هاي زميني تشخيص‌دادني نيست.

به‌نقل از theconversation، قطعه‌اي كه گروه تحقيقاتي كوييني هوي شان چان مطالعه كرد، تفاوت‌هايي داشت. گروه مذكور به اين قطعه لقب «آمازون» را دادند؛ چرا‌كه شبيه جغرافياي آمريكاي‌جنوبي بود. قطعه‌ي آمازون نيز همانند ديگر قطعات مواد اورگانيك در خود داشت؛ اما تفاوتش با ديگر قطعات اين بود كه نشانه‌هاي ايزوتوپيك آن بدون شك‌وشبهه‌اي فرازميني‌بودن اين مواد را اثبات مي‌كرد.

همچنين، گروه تحقيقاتي كوييني هوي شان چان شواهدي يافت كه نشان مي‌داد مواد اورگانيك آمازون از دو منبع سرچشمه مي‌گيرند: ۱. درون‌زا: درون محدوده‌ي خود ايتوكاوا توليد شده‌اند؛ ۲. برون‌زا: خارج از محدوده‌ي ايتوكاوا توليد شده‌ و سپس به سطح ايتوكاوا رسيده‌اند. دليل اين موضوع آن است كه مواد اورگانيك اوليه و گرما‌نديده‌اي در آمازون پيدا شد و درست در‌كنار آن و فقط در فاصله‌ي دَه‌ميكرومتري، مواد اورگانيك شكل‌يافته‌اي ديده شد كه تا دماي ۶۰۰ درجه‌ي سانتي‌گراد حرارت ديده بودند.

اين مسئله كه ايتوكاوا در گذشته چنين دماي زيادي را از سر گذرانده بود، براي اين گروه تحقيقاتي كشف بسيار جالبي بود. اين كشف بدان‌معنا بود كه ايتوكاوا به سنگ بسيار بزرگ‌تري به قطر حداقل چهل كيلومتر متعلق بوده است. سپس، اين سنگ بزرگ آسماني به‌طور مهيبي بر‌اثر حادثه‌اي از هم شكافت و به قطعاتي ريز تقسيم شد. بعضي از اين قطعات كوچك به همديگر پيوستند و ايتوكاوا را شكل دادند.

آن قسمت از مواد اورگانيك كه حرارت ديده بودند، به‌احتمال قوي به بخش داخلي و بسيار جديد سنگ بزرگ قديمي متعلق بوده‌اند؛ درحالي‌كه قسمت‌هاي گرمانديده به‌احتمال زياد با فاصله‌ي زماني و بعد از خُردشدن سنگ بزرگ و به‌دليل اثرهاي شهاب‌سنگ‌هاي كربني يا گرد‌و‌غبار فضايي روي سطح ايتوكاوا شكل گرفتند. درباره‌ي آب موجود روي ايتوكاوا هم اوضاع به‌همين‌ترتيب است: هنگام جديد‌شدن سنگ، آب به‌كلي از بين رفت و سپس، بعد از فروكش‌كردن گرما، آب‌هاي برون‌زا به ايتوكاوا رسيدند.

يافته‌هاي ما به‌وضوح نشان مي‌دهد ايتوكاوا و به‌احتمال زياد بسياري از سنگ‌هاي آسماني در منظومه‌ي شمسي ما، آب و مواد اورگانيك را از راه‌هاي مختلف و در وضعيت‌هاي مختلف و در طول زمان بسيار طولاني مي‌توانند به‌تكامل برسانند. دانستن اين موضوع به ما كمك مي‌كند تا بتوانيم درباره‌ي تكامل زمين قبل از شكل‌گيري زندگي روي آن حدس‌هايي بزنيم. اگر همان‌طور‌كه در ايتوكاوا ديديم، سنگ‌هاي آسماني مي‌توانند در طول ميلياردها سال مواد اورگانيك توليد كنند و حتي آن را به‌اشتراك بگذارند، شايد جايگاه خاص و منحصر‌به‌فرد زمين در كهكشان ما (جهت‌دادن به زندگي هوشمند، درحالي‌كه ديگر سياره‌ها از آن عاجز هستند) نتيجه‌ي تعاملات آسماني مشابهي است كه در ايتوكاوا ديديم.