في حين أن الأرض هي المكان الوحيد المعروف في الكون مع الحياة، فإن اكتشاف الحياة خارجها هو الهدف الرئيسي لعلم الهندسة المعمارية الحديثة وعلوم السماء.
ويدرس كريس إمبي، أستاذ جامعي متميز في علم الفلك، ودانييل أبياي، أستاذ علم الفلك وعلوم السماء، جامعة أريزونا، السماء وعلم الفلك. وصاحب جزء كبير من تلسكوبات الجيل التالي مثل جيمس ويب، سيتمكن باحثون مثلهما بوضوح من قياس التركيب الواضح للأغلفة للكلب حول النجوم الأخرى.
قد توجد حياة في النظام الشمسي حيث توجد مياه مائية – مثل طبقات المياه الجوفية على سطح المريخ أو في محيطات قمر المريخ يوروبا. ومع ذلك، فإن البحث عن الحياة في هذه الأماكن أمر صعب للغاية، حيث لا يمكن الوصول إليها، ويطلبون اكتشاف الحياة للحصول على فرصة الاشتراك مرة أخرى.
يعتقد العديد من علماء الفلك أن هناك فرصة جيدة للحياة على السماء التي تدور حول نجوم أخرى، وفي حالة أن يكون هذا هو المكان الذي ستوجد فيه الحياة أولا.
ويتوقع أن هناك حوالي 300 مليون من المغذيات التي يحتمل أن تكون صالحة للحياة في مجرة درب التبانة وحدها، والعديد من الخراف الصالحة للحياة بحجم الأرض في غضون 30 سنة فقط من الأرض – وهي سنة المجرة المجاورة للبشرية.
وحتى الآن، اكتشف العلماء العلوم أكثر من 5000 كوكب خارج المجموعة الشمسية، بما في ذلك المئات من الاهرامات التي يحتمل أن تكون صالحة للحياة، طرق باستخدام طرق غير مباشرة لقياس كيفية كوكبنا على نجمه القريب. ويمكن أن توفر هذه القياسات لعلماء الفلك معلومات عن كتلة ومتنوع خارج المجموعة الشمسية، ولكن ليس أكثر من ذلك.
واكتشاف الحياة على كوكب بعيد، سيدرس علماء الأحياء الفضائية والنجوم التطبيق الذي تفاعل مع سطح الأرض أو السماء. وإذا تم تغيير شكل السقف أو السطح للحصول على الحياة، فقد أصبح ضوء الدليل يسمى "الهيكل المسيحي".
فيليب الأول من وجودها، كانت تتمتع ببغلاف جوي بدون أكسجين الأرض، على الرغم من أنها أضافت حياة صحية وحيدة بصرية. تشمل البصمة الحيوية للأرضية الضوئية بشكل فائق خلال هذه الحقبة. وتغير ذلك الحين منذ 2.4 مليار سنة عندما بدأت عائلة جديدة من الطحالب.
لقدت الطحالب نتاج العناصر التي تنتج الأكسجين الحر – الأكسجين غير كيميائيا بأي عنصر آخر. ومن ذلك الوقت فزادا، ترك التعليق الجوي للأرض المليء بالأكسجين بصمة قوية ويمكن اكتشافها بسهولة على الضوء الذي يمر عبره.
وعندما ينبثق الضوء عن سطح مادة ما أو يمر عبر غاز، فمنذ أن ترى على طول موجة معينة في مادة غاز أو أكثر من غيرها. وهذا الملامة الانتقائية طوال الموجية الطيفية هو سبب اختلاف ألوان الكائنات الحية. والأوراق الخضراء لأن الكلوروفيل جيد بشكل خاص في الضوء في الأطوال الموجية الحمراء والزرقاء. وعندما يتم تحديد الضوء، يتم التحكم طوال فترة الموجية الحمراء والزرقاء، ما يحجب الضوء الأخضر في أغلب الأحيان إلى الخطوط.
وتحديد الضوء المفقود من خلال البنية الأساسية التي يتفاعل معها الضوء. ولهذا السبب، يمكن أن نعلم علم الفلك أن يتعلموا شيئًا ما عن التشكيل الجوي لكوكب المجموعة الشمسية أو مجموعته من خلال قياس اللون النموذجي الذي يخرج من كوكب ما.
ويمكن استخدام هذه الطريقة لوجود غازات معينة في خليط الكحول المدمج – مثل الأكسجين أو الميثان – لأن هذه الغازات بصمات محددة للغاية في الضوء. ويستخدم أيضاً لتكوين ألوان غريبة على سطح الكوكب.
وعلى الأرض، على سبيل المثال، تستخدم نباتات الكلوروفيل والأصباغ الأخرى والطحالب المستخدمة في التمثيل الضوئي طوال موجة محددة من الضوء.
وتنتج هذه الأصباغ ألوانا مميزة يمكن اكتشافها باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء. وإذا لاحظ هذا اللون ينعكس على كوكب بعيد، فمن المحتمل أن يشير إلى وجود الكلوروفيل.
ويطلب الأمر تلسكوبا قويا بشكل لا يصدق لتغيير هذه التغيرات الطفيفة في الضوء القادم من كوكب خارجي يحتمل أن تكون صالحة للحياة. يوجد في الوقت الحالي، التلسكوب الوحيد القادر على مثل هذا العمل الفذ هو تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد.
وبدأت عملياته العلمية في يوليو 2022، حيث استولى جيمس ويب على نسخة طيف من العالم الخارجي الغازي العملاق WASP-96b. هناك كوكب كبير الحجم والسحب، ولكن طيف واسع وساخنا مثل WASP-96b من غير الواضح أنه يمكن فهم الحياة.
ومع ذلك، تظل هذه البيانات الشخصية حتى يتمكن جيمس من اكتشاف التاريخ الباهت في الضوء الذي سيأتي من الخارجية.
تم تحديد القمر الصناعي قريبًا، حيث تم تعيين مراياها باتجاه TRAPPIST-1e، ومن المتوقع أن تكون الأرض بحجم مناسب للحياة على مسافة 39 سنة ضوئية فقط من الأرض.
ويمكن لجيمس ويب أن يبحث عن البصمات الحيوية من خلال التهريب أثناء وجودها أمام نجوم السينما وتسقط أضواء النجوم التي تتدفق عبر الهواء للكوكب. لكن الويب مصمم للبحث عن الحياة، لذا فإن التلسكوب قادر فقط على فحص عدد قليل من أقرب العوالم التي يحتمل أن تكون صالحة للحياة.
كما يمكننا أيضًا ابتكار الكربون في مستويات ثاني أكسيد والميثان وبخار الماء في الهواء. وفي حين أن مجموعات معينة من هذه الغازات قد توحي بوجود حياة، فإن تلسكوب جيمس ويب غير قادر على اكتشاف وجود أكسجين غير مشترك، وهو قوي الإشارة للحياة.
"وهذا المصطلح الشهير للتلسكوبات الفضائية المتوقع، تتوقع، منع تأثير الضوء لنجم كوكب الأرض لكوكب الأرض ويكتشف أضواء النجوم المنعكسة من الكوكب." وشبه هذه الفكرة استخدام اليد لحجب الضوء الشمسي شيء ما عن أفضل.
ويمكن أن تستخدم التلسكوبات الفضائية المستقبل داخل خلايا داخلية صغيرة أو قنوات كبيرة تشبه خارجية المظلة تفاعلية لذلك. حجب ضوء النجوم، يصبح شاملاً لقراءة الضوء المرتد من الكوكب.
وهناك أيضًا ثلاثة تلسكوبات ضخمة للإنشاءات حاليًا والتي تكون قادرة على البحث عن البصمات الحيوية: ماجيلين العملاق، والمنظار ثلاثي الأبعاد والتلسكوب الأوروبي الكبير للغاية. وكلها حريصة جدًا من التلسكوبات الموجودة على الأرض، وعلى الرغم من إعاقة التركيبة المعلقة للأرض التي ترغب فيها أضواء النجوم، وقد تكون هذه التلسكوبات الرائعة لاستكشاف و أقرب العوالم بحثا عن الأكسجين.
وحتى بمساعدة التلسكوبات القوية في العقود القادمة، لن يتمكن العلماء من العلوم التكنولوجية إلا من اكتشاف البصمات الحيوية الضارة التي أنتجتها وتغيرت بالكامل في العمل على الحياة.
ولسوء الحظ، أمكن أيضًا إنتاج معظم غازات الغاز التي أطلقتها منطقة الحياة من خلال عمليات غير بيولوجية – حيث أطلقت الأبقار والبراكين غاز الميثان. وينتج عنصر الأكسجين، لكن ضوء الشمس ينتج عنه أيضا عندما يقسم الجزيئات إلى أكسجين وهيدروجين.
وهناك فرصة جيدة أن يكتشف علماء الفلك بعض التأثيرات السلبية في البحث عن الحياة البعيدة. ولمساعدة في القضاء على التأثيرات الخاطئة، سيحتاج علماء الفيزياء المثيرون إلى فهم كوكب ماتريكس جيدًا بما في ذلك ما يكفي لفهم ما إذا كانت عملياته الإلكترونية للمؤثرات الجوية أو الطيران يمكن أن تحب التوقيع على الكريسماس.
ويمتلك الجيل القادم من الدراسات القدرة على تجاوز الإشارات غير الشائعة الضرورية لإثبات وجود الحياة. ويمنحنا الويب النموذج الأول من رد الفعل من تلسكوب جيمس الفضائي ذو الإحساس بالتقدم الذي قريبا.
المصدر: ساينس ألرت
