شناسایی نشانه عجیب منظومه های میزبان حیات - مجله کامسا

ستارگان غنی از فلز با پیرتر شدن کیهان رایج تر می شوند، اما یک مطالعه تازه نشان می دهد که ممکن است زندگی در سیاره هایی را که میزبان آنها هستند نیز بسیار سخت نمایند.

وقتی به ستارگانی فکر می کنیم که ممکن است میزبان حیات در اطراف خود باشند، ستارگان غنی از فلز بیشتر مناسب به نظر می رسند، با توجه به اینکه خروجی اشعه فرابنفش بسیار کمتری نسبت به ستارگان فقیر از فلز دارند، اما به نظر می رسد یک مطالعه تازه این نظریه را تغییر می دهد.

تابش و تشعشعی که از ستارگان ساطع می گردد، برای شکل گیری حیات لازم است، چرا که باید گرما و انرژی لازم برای فتوسنتز در گیاهان و سایر فرآیندهای بیولوژیکی را ایجاد نمایند. اما تشعشعات فرابنفش با شدت بسیار زیاد نیز می تواند آسیب ژنتیکی بزرگی ایجاد کند و زندگی را(حداقل آنطور که ما می دانیم) غیرممکن کند.

به نظر می رسد این نشانه، ستاره های غنی از فلز را کاندیدای خوبی برای میزبانی از سیارات فراخورشیدی دارای حیات می نماید، زیرا تعیین شده است که خروجی اشعه فرابنفش کمتری نسبت به ستاره های دارای فقر فلز دارند، اما یک مطالعه تازه نشان می دهد که ممکن است در واقع دقیقاً برعکس باشد. ستارگان دارای فقر فلز با دمایی مشابه دمای خورشید ما ممکن است نامزدهای بهتری برای یافتن حیات در سیارات فراخورشیدی اطراف خود باشند.

یک گروه بین المللی از پژوهشگران در یک مطالعه تازه که در مجله Nature Communications منتشر شده است، جو سیارات زمین مانندی را که به دور ستارگان با دمای نزدیک به خورشید می چرخند و طیف گسترده ای از فلز دارند، مدل سازی کردند تا ببینند فلزینگی(metallicity) یا فلزی بودن یک ستاره چه تاثیری بر میزان اُزن(O3) در جو سیاره های آن منظومه دارد.

در نجوم، فلزینگی بودن به معنای فراوانی عناصری غیر از هیدروژن و هلیوم است که در یک ستاره یافت می گردد، بنابراین فلزینگی بالاتر به این معنی است که یک ستاره دارای فراوانی لیتیوم، سیلیکون، کربن، اکسیژن و سایر عناصر در درون خود است.

فلزینگی نشان دهنده نسبتی از جرم یک جسم نجومی است که از عنصرهایی به جز هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. از آنجا که ستاره ها که بیشترِ جرم مرئی دنیا را ساخته اند، بیش از هر چیز از هیدروژن و هلیوم ساخته شده اند، اخترشناسان برای سادگی، همه عنصرهای سنگین تر از این دو عنصر را فلز می نامند. از این رو یک سحابی که دارای میزان زیادی کربن، نیتروژن، اکسیژن و نئون باشد، پرفلز دانسته می گردد، هرچند که این عنصرها را در علم شیمی فلز نمی دانند.

فلزینگی یک جسم می تواند نشان دهنده عمر آن هم باشد. بر اساس نظریه مه بانگ، در عالم شروعین تنها هیدروژن و میزان ناچیزی هلیوم، لیتیوم و بریلیوم به خاطر هسته زایی مهبانگ وجود داشته است. از این رو ستاره هایی که فلزینگی پایینی دارند، در عالم شروعین شکل گرفته اند و بنابراین عمر بیشتری دارند.

همانطور که گفته شد، فلزینگی بعلاوه نشانگر سن یک ستاره، هم از نظر عمر فعال آن(ستارگان مسن تر زمان بیشتری برای جمع آوری عناصر سنگین تر از هلیوم به وسیله همجوشی داشته اند) و هم از نظر سن کلی آن در دنیا هستی است. ستارگانی که خیلی دیرتر در تاریخ کیهان شکل گرفتند، عناصر سنگین تر از هلیوم در ابرهای مولکولی تشکیل دهنده آن ها نسبت به ستاره هایی که در کیهان اولیه شکل گرفتند(زمانی که چنین عناصری به مراتب کمتر بودند) دارند.

در این مطالعه آمده است: به شکلی متناقض، در حالی که ستارگان با فلزات بالاتر که بعداً در تاریخ کیهان ظاهر شده اند، تابش فرابنفش کمتری ساطع می نمایند، طیف تابشی ستاره ای آنها در اتمسفرهای سیاره ای اکسیژن دار اجازه تشکیل اُزن کمتری را می دهد که همین امر، نفوذ نور فرابنفش را افزایش می دهد و شرایطی را برای سیاراتی که به دور این ستارگان می چرخند، فراهم می نماید که برای زیست کره آنها و تشکیل و میزبانی از حیات مناسب نیست.

پژوهشگران می افزایند: انتشار نسبتاً کم نور فرابنفش از ستارگان غنی از فلز بعلاوه می تواند مانعی برای نقطه شروع حیات در سیاراتی با اتمسفر غیر اکسیژن دار باشد.

این به این علت است که محیط اولیه با اشعه فرابنفش بالا که به وسیله ستارگان فقیر از فلز فراوری می گردد، به توسعه موجودات اکسیژن ساز یاری می نماید که جو را اکسیژن رسانی می نمایند. سپس این اکسیژن با تابش نور فرابنفش ستاره برای ایجاد ازُن برهمکنش می نماید و یک سد فرابنفش ایجاد می نماید تا زندگی به شکلی پیچیده تر ایجاد گردد.

در نتیجه گیری این مطالعه آمده است: بنابراین اکنون متوجه شده ایم که سطح سیاراتی که به دور ستاره های غنی از فلز می چرخند، در معرض تشعشعات فرابنفش شدیدتری نسبت به سطح سیاراتی قرار گرفته است که به دور ستاره های فقیر از فلز می چرخند. بنابراین، سیاره های واقع در منطقه ها قابل سکونتِ ستارگانِ دارای فلز کم، برترین اهداف برای جستجوی حیات پیچیده در خشکی هستند.

کلید جستجوی حیات در سیارات دیگر؟

یکی از دلایلی که جستجوی حیات در سیارات دیگر بسیار سخت است این است که تعداد ستارگان، تنها در کهکشان ما بسیار زیاد است و تخمین زده می گردد بین 200 تا 400 میلیارد ستاره جداگانه وجود داشته باشد و هرچه بیشتر نگاه می کنیم، بیشتر متوجه می شویم که بسیاری از آن ستارگان دارای سیاره های فراخورشیدی هستند و نه فقط یک یا دو سیاره، بلکه چندین سیاره به دور هر یک از آنها می چرخد.

ممکن است تریلیون ها سیاره فراخورشیدی فقط در کهکشان ما برای آنالیز وجود داشته باشد و بنابراین یافتن نشانه هایی در ستارگان میزبان که به جایی که احتمال تشکیل حیات در سیاراتی که به دور آن می چرخند، اشاره می نمایند، برای فیلتر کردن این مخزن بزرگ بسیار لازم است.

چیزی مانند فلزینگی یک ستاره و مشاهده اینکه چقدر نور فرابنفش فراوری می نماید، به میزان کافی نشانگر آسانی برای شناسایی بسیار سریع یک ستاره در یک نگاه است. بنابراین اگر این مطالعه تایید گردد، ستاره هایی با فلزینگی پایین از انواع ستاره هایی هستند که اگر بخواهیم در دنیاهای دیگر در پی حیات باشیم، باید بیشتر آنالیز کنیم.

با توجه به اینکه این یک یافته خلاف رویه است(زیرا ستارگان با فلزینگی بالا نور فرابنفش کمتری فراوری می نمایند)، این یافته مهمی است، چرا که بسیاری از ستاره شناسان به طور طبیعی به سمت ستاره هایی با فلزینگی بالا به عنوان مهمان نوازترین منظومه ها جذب می شوند و احتمالاً بسیاری از پژوهشگران از همان ابتدا شکست خود را با این فرض رقم می زنند.

5858