همواره ارتباط با ديگر موجودات ذی شعور يکی از خواسته های بشر بوده است. با شروع عصر فضا و سفرهای فضايی اين سوال مطرح شد که آيا به جز زمين کره ی ديگری در اين عالم قابل سکونت است و يا در آنجا موجودات ذی شعوری به وجود آمده اند؟

در ابتدا نگاه اختر شناسان محدود به منظومه ی شمسی خودمان بود و مسئله ی حيات در مريخ بحث داغ و جنجال بر انگيز شده بود ولی حالا نگاه اختر زيست شناسان به ورای اين منظومه دوخته شده است. برای بررسی حيات در منظومه ها ، ابتدا نگاهی به سياره ی خودمان می اندازيم ، سپس پا را فراتر گذاشته و منظومه های سياره ای ديگر و امکان حيات در آنها را مورد بررسی قرار خواهيم داد. در بخش بعدی هم تحقيقات فعلی و آتی در اين زمينه را ذکر می کنيم.

شکل گيری منظومه ی خورشيدی و حيات در زمين : در مورد شکل گيری منظومه ی خودمان نظريه های مختلفی مطرح است. به طور خيلی ساده منظومه ی شمسی از چگالش يک ابر بزرگ بِين ستاره ای در حال چرخش در حدود   4.5  ميليارد سال پيش شکل گرفته است. به تدريج بخشهای داخلی اين ابر گرم شده و پيش- خورشيد را به وجود آورد. سپس ابر به شکل يک صفحه گرم چرخان  در آمد و چگال تر شد اختشاشات شکل گرفته در اين صفحه باعث شد که تکه هايی از آن متراکم شود. در نواحی داخلی مواد چگال تجمع پيدا کردند که از اين مواد سيارات خاکی شکل گرفتند . سپس در نواحی خارجی توده های رقيق گاز تحت بر خورد دنباله دارها به تدريج بزرگتر شدند و سيارات گازی را به وجود آوردند. 

مسئله ی مهم چگونگی به وجود آمدن حيات در زمين است. سر « فرد هويل  » اختر شناس معروف انگليسی ، ديدگاه جالب و افراطی در اين مورد دارد. مطابق نظر او که به نظريه ی « حيات جهانی  » معروف است. ميلياردها سال پيش ، منظومه ی شمسی با عناصر زيستی بذر افشانی شد و بذر حيات در هر کجا که شرايط زيستی مناسب بود ريشه گرفت . اين نظريه از توضيح منشأء حيات و چگونگی پيدايش آن ناتوان است . مطابق شناخت ما از حيات ، کربن ماده ی اصلی حيات است . وجود کربن برای تشکيل اسيد های آمينه و در نتيجه DNA لازم و ضروری است .

تا آنجا که ما می دانيم بخش اعظم دنباله دار ها آب منجمد ، کاينهای سيليکاتی و مواد آلی است . شايد دنباله دار های سرشار از کربن توانسته باشند مولکول های آلی را به زمين بياورند . علاوه بر اين حدود پنج رصد شهاب سنگ هايی که از زمان تشکيل تغيير نيافته اند را کربن تشکيل می دهد . برخورد شهاب سنگ های مختلف می توانسته در تنوع بخشيدن مولکول های آلی مؤثر بوده باشد . ممکن است بخش زيادی از آب اقيانوس ها يخ های ذوب شده ی دنباله دارها باشد . آتش فشان ها هم می توانند مقدار زيادی بخار آب ، دی اکسيد کربن و مقداری نيتروژن و ديگر گازها را به جو اضافه کنند . برخی شبيه سازی های کامپيوتری نشان می دهند که سيارات پرجرمی همچون مشتری نقش « جارو برقی گرانشی » را دارند . بدون حضور سياره ی مشتری تعداد برخوردها آنقدر زياد می شد که تکوين حيات را با مشکل مواجه می کرد . بعضی از زيست شناسان هم معتقدند که عصر يخبندان نقش مهمی را در شکل گيری ، تحول و تسريع حيات ماکروسکوپی در زمين داشته است.

از آنسوی منظومه شمسی چه خبر؟

در سپتامبر ۱۹۵۹، دو فيزيکدان به نام های Giuseppe Cocconi و Philip Morrison در هفته نامه ی « نيچر » مقاله ای را به عنوان « جستجو برای ارتباطات بين ستاره ای » منتشر ساختند. آنها در اين مقاله به بحث در مورد دريافت سيگنال های مربوط به تمدن های ديگر با کمک تلسکوپ های راديويی پرداختند. آنها طول موج ۲۱ سانتی متر را پيشنهاد کردند . امروزه می دانيم که اين طول موج مربوط به گسيل تابشی هيدروژن خنثی در اثر جا به جايی اسپين الکترون مداری می باشد . هفت ماه بعد يک منجم راديويی به نام « فرانک درک » پروژه Ozma را به منظور يافتن سينگال هايی از موجودات هوشمند شروع کرد. او در اين پروژه از تلسکوپ رصدخانه ملی نجوم راديويی واقع در ويرجينيای غربی استفاده کرد. قطر بشقاب اين تلسکوپ   متر بود. او تمام تلاش های لازم را برای شنيدن سينگال های در يافتی از دو ستاره اپسيلون- نهر و تاو- قيطس معطوف کرد. اما به علت کم توان بودن ابزارها پروژه به نتيجه نرسيد. در دهه    ميلادی با کشف آب و آمونياک ميان ستاره ای انقلابی را در اين علم ايجاد کردند. پس از آن منجمان امواج زير قرمزی از ابزارهای بين ستاره ای آشکار کردند که نشان از وجود مولکول هايی همچون اتيل الکل (C₂ H₅ OH) ، فرمالدهيد (H₂ CO  ) ، استالدهيد(C₂ H₄ O) داشت . از آنجا که پرتو های نافذ فرا بنفش به راحتی مولکول های پيچيده ترراتخريب می کند. بنا بر اين مولکولهارا بايد در ابر های سرد و تيره يافت . سيانيد هيدروژن و ترکيبات کربن و هيدروژن می توانند در تشکيل اسيدهای آمينه و پروتئينها نقش اساسی ايفا کنند.

مطابق مدل های تحول ستاره ای می دانيم که ستاره های پر جرم ( بيش از هشت برابر جرم خورشيد ) در طی مراحل پايانی زندگی خود بسياری از عناصر سنگين مثل کربن ، سيلسيوم را می سازند و سرانجام در پايان عمر خود به صورت انفجار ابر نواختری عناصر خود را در فضا پراکنده می سازند . از طرف ديگر کربن و ترکيبات ديگری مثل کربيد سيلسيوم در جو ستاره های سرد معروف به ستاره های کربنی يافت می شود .

فرمول درک  ( Drake formula  )

در نوامبر۱۹۶۱ ده تکنسين راديويی ، اختر شناس و زيست شناس در ويرجينيای غربی گرد هم آمدند تا در کميته ای به بررسی مسئله ی جستجوی حيات فرا زمينی بپردازند . در اين گردهمايی « فرانک درک » فرمول معروف خود را در مورد موفقيت در ارتباطات بين ستاره ای بيان کرد .

 N  = R_* * f_p * n_e *  f_l  * f_i * f_c * L

    R_* : آهنگ تشکيل ستارگان در کهکشان راه شيری ( چون ارتباط با منظومه های ديگر کهکشان ها محال به نظر می رسد.)

    f_p : کسری از ستارگان که دارای منظومه ی سياره ای هستند .

    n_e : تعداد سيارات منظومه که برای حيات مناسب هستند .

     f_l : کسری از سيارات مناسب که حيات در آنها می تواند رشد يابد .

     f_i : کسری از سيارات قابل سکونت که دارای حيات هوشمند هستند .

    f_c : کسری از سيارات دارای حيات هوشمند که در آنجا تکنولوژی ارتباطات رشد يافته است .

    L  : مدت زمانی که از تکنولوژی ارتباطات پيشرفته استفاده می شود .

    N : تعداد تمدن های هوشمند که می توانند ارتباط برقرار کنند .

کهکشان ما شامل چند صد ميليارد ستاره است . در حالت ايده آل می توان نرخ ساليانه تشکيل ستاره ها را در کهکشان راه شيری يک در نظر گرفت . در سال۱۹۸۳ماهواره ی اخترشناسی فروسرخ (IRAS) قرص هايی از غبار را در اطراف ستاره های نسر واقع ، بتا- سه پايه آشکار کرد . اين رصد ها احتمال وجود سيارات فرا خورشيدی را قوت بخشيد . رصد های اخير تلسکوپ فضايی هابل صفحه های پيش ستاره ای را در اطراف ستاره های سحابی جبار تاييد می کند . با يک ديد خوش بينانه ۱۰تا ۷۰درصد ستاره ها ، سياره دارند. با کشفيات اخير در مورد مولکول های آلی در فضای بين ستاره ای می توان فرض کرد که قابليت تشکيل حيات در سيارات وجود دارد اما شکل گيری حيات هوشمند شرايط و پيچيدگی های خاص خود را دارد . در مورد تکنولوژی ارتباطات پيشرفته اگر فرض کنيم که موجودات منظومه های ديگر مانند ما زمينی ها باشند بايد توجه داشت که بشر فقط چند دهه است که با کمک بشقاب های راديويی توانايی چنين کاری را يافته است. مطابق پيش بينی ها اگر حاصلضرب هفت عامل ذکر شده عددی در مرتبه صد هزار هم بشود و اين صد هزار تمدن هوشمند به طور اتفاقی در کهکشان ما پخش شده باشند آنگاه نزديک ترين آنها به ما حدود۵۰۰ سال نوری فاصله خواهد داشت!

انريکو فرمی، فيزيکدان معروف، مسئله ای را بيان کرده است که امروزه به « باطلنمای فرمی » معروف است. او فرض کرد که تمدنی ذی شعور در کهکشان ما زمان کافی را برای جستجو داشته باشد حتی اگر آنها دارای تکنولوژی امروزی ما باشند (  چندان هم فرض بدی نيست ) و تمام مناطق کهکشان را مورد جستجو قرار دهند آنگاه با در نظر گرفتن ابعاد کهکشان احتمال اينکه از زمين سينگالی دريافت کنند صفر است.

  Carl Sagan , W.Newman در ۱۹۸۱ با طرح يک مدل رياضی برای تجسس در فضای بين ستاره ای به اين نتيجه رسيدند که احتمال رسيدن موجودات فرا زمينی به سياره ی ما چندان به سرعت فضا پيما بستگی ندارد. زمان لازم برای پيدا کردن زمين و سر زدن به دوستان خود در اين کره ی خاکی قابل مقايسه با عمر کهکشان خواهد بود. تنها شانس می تواند به آنها و البته به ما کمک کند. به قول کوکونی و موريسون : « تخمين احتمال موفقيت مشکل است اما اگر جستجو را کنار بگذاريم شانس موفقيت صفر است. »

 کشف سيارات فرا خورشيدی

 از اواسط دهه گذشته اختر شناسان موفق به کشف سياره های ديگری شدند . دو منظومه ی اول کاملا" با منظومه ی ما متفاوت بودند و بذای زندگی مناسب به نظر نمی رسيدند . منظومه ی اول شامل سياره هايی است که به دور يک تپ اختر می گردند . وجود اين سيارات در کنار يک تپ اختر عجيب به نظر می رسيد چه رسد به حيات در آنها !

دومين ستاره ای که وجود حداقل يک سياره در اطراف آن اثبات شد ، ۵۱- فرس اعظم بود که ستاره ای شبيه خورشيد خودمان است . اما سياره توسط Michael Mayor ،Dider Queloz از رصد خانه ی « ژنوای » سويس کشف شد . پس از آن سياراتی در اطراف ستاره های۴۷- دب اکبر ،۷۰- سنبله نيز کشف شد . اين سيارات آنقدر به ستاره ی اصلی شان نزديکند که به علت شدت نور ستاره رصد مستقيم آنها ممکن نيست . اختر شناسان از روش های مختلفی برای تشخيص اين سيارات استفاده می کنند . وقتی سياره ای به دور ستاره ای در حال گردش است می تواند با نيروی گرانشی ناچيز خود ستاره را جا به جا کند . اختر شناسان با بررسی جا به جايی ستاره با کمک اثر دوپلر می توانند به حضور سياره پی ببرند و از روی مقدار جا به جايی و دور آن به جرم ، فاصله و ديگر مشخصه های سياره پی ببرند . از روش های ديگر کشف اين نوع سيارات نورسنجی ستاره است . وقتی سياره از جلوی ستاره «عبور»می کند به علت پوشيدگی بخش کوچکی از ستاره ، درخشندگی مجموعه کاهش می يابد . اختر شناسان با بررسی اين تغييرات و اطمينان از اينکه تغييرات مربوط به خود ستاره نيست می توانند وجود سياره را تشخيص بدهند. روش پيچيده تر ديگر استفاده از خاصيت عدسی های گرانشی است. وجود ستاره و سياره را می توان مانند يک عدسی گرانشی دو تايی در نظر گرفت. مطابق پيش بينی نسبيت عام از چگونگی تقويت نور توسط يک عدسی گرانشی دو تايی می توان به وجود سياره و مشخصه های آن پی برد . اختر شناسان با اين روش ها توانسته اند تا کنون بيش از هفتاد سياره فرا خورشيدی کشف کنند .

حيات در سيارات : بيشتر سياراتی که تا کنون کشف شده اند در مقايسه با زمين دارای جرم زيادی می باشند. البته يک عامل مهم ناتوانی ما در آشکار کردن سيارات کم جرم تر است. آشکار کردن چنين سياراتی به علت تأثير گرانشی کمشان بسيار مشکل است.

از اين گذشته سيارات کشف شده در فاصله ی کمی از ستاره شان قرار دارند. اصولا" يافتن سيارات در فاصله ی بيشتر از ستاره کار مشکلی است. چون در اين صورت سياره در مدت زمان بيشتری به دور ستاره گردش می کند و اين احتمال آشکار سازی را کاهش می دهد. اضافه بر اينها بيشتر سيارات کشف شده به عکس سيارات منظومه ما، دارای خروج از مرکز زياد هستند و اين مسئله حيات در آنها را با مشکل مواجه می سازد . مدارهای دايروی باعث می شوند که گرمای دريافتی از ستاره تقريبا" ثابت باشد و افت و خيزهای دما کمينه شود تمامی اين کشفيات نظريه پردازان را با يک سوال مواجه کرده است : چرا اينقدر اين منظومه ها با منظومه  شمسی اختلاف دارند ؟

مطابق شناخت ما از حيات در سيارات بايد برای تجسس عوامل زير را در نظر گرفت : ستاره ی مورد نظر بايد مانند خورشيد يک ستاره ی رشته اصلی باشد. سياره ی مورد نظر بايد از نوع خاکی باشد و در فاصله ایاز ستاره قرار گرفته باشد که کربن و آب مايع در آنجا يافت شود . البته می توان نوع ديگری از حيات را هم تصور کرد . مثلا" فلوريد هيدروژن (HF) ممکن است بتواند تا حدودی نقش آب را به عهده بگيرد و يا سيليکون می تواند جايگزين کربن شود در اين صورت دی اکسيد سيليکون (SiO₂) می تواند نقش دی اکسيد کربن را بازی کند . بخشی از اکسيژن هم می تواند توسط شکسته شدن مولکول های آب با کمک پرتوهای فرابنفش تامين شود .

اگر هم هيچکدام از سيارات جديد برای حيات مناسب نباشند ممکن است در اطرافشان قمرهايی برای حيات وجود داشته باشند. مانند قمرهای سيارات گازی منظومه ما (  مثل تيتان قمر زحل که امکان تکوين حيات در آن دور از ذهن نيست. )  اولين مسئله برای تکوين حيات دارا بودن جو برای يک قمر است. قمر بايد آنقدر جرم داشته باشد تا بتواند جو را در اطراف خود نگاه دارد. مولکولهای جو می توانند با برخوردهايی آنقدر انرژی کسب کنند تا به سرعت فرار برسند و از سطح قمر بگريزند. در ضمن برخورد ذرات باردار پر انرژی می تواند مولکولهای گازی جو را به فضا پرتاب کند و باعث از بين رفتن جو بشود. اما وجود مغناط کره سيارات  ( مانند کمر بند وان آلن  ) می تواند مانع چنين اتفاقی شود. مسئله ی بعدی چرخه ی  « کربونات -  سيليکات » است. اين چرخه باعث تنظيم گازهای گلخانه ای همچون دی اکسيد کربن در جو و موجب حفظ گرما و پايداری دما می شود. گرمای درونی سياره يا قمر هم حائز اهميت است. در منظومه ی ما سيارات زمينی بخش قابل توجهی از گرمای خود را از طريق واپاشی ايزوتوپهای راديو اکتيو به دست می آورند . توليد اين گرما باعث حفظ چرخه ی « کربونات – سيليکات » می شود. در اقمار سيارات غول گازی يک منبع گرمايی ديگر هم مطرح است. اين منبع اصطلاحا" « گرمايش جذر و مدی » ناميده می شود. همان اتفاقی که در مورد « يو » قمر سياره ی مشتری می افتد . « يو » در مداری بيضوی به دور سياره ی مشتری می گردد. تاثيرات مشتری باعث شده است که « يو » به آتشفشانی ترين قمر منظومه ی شمسی تبديل شود. عامل مهم ديگر برای قابل سکونت بودن قمر طول « روز » است. اقمار بزرگ سيارات گازی منظومه ی ما دارای دوره ی تناوب۱/۷تا ۱۶روز هستند. در دهه ی۶۰ميلادی Stephan Dole  با کمک محاسبات کامپيوتری نشان داد که برای جسمی مانند زمين  (از نظر اندازه و جو ) اگر طول روز آن افزايش يابد افت و خيز های دمای آن آنقدر شديد می شود که تشکيل حيات در آن را با مشکل مواجه می کند. مدل های کامپيوتری نشان می دهند که پس از گذشت چند صد ميليون سال در دوره ی چرخش اقمار بزرگ يک قفل شدگی يا هم زمانی رخ خواهد داد. ( مانند ماه که دوره ی چرخش مداری و وضعی آن برابر است. ) اما وجود يک جو غليظ و تشديد اثر گلخانه ای در آن باعث می شود که دما در طول روز تعديل شود و از نابودی حيات جلوگيری کند.

زمستان ١٣٨٠