آیا شنیده اید که وب حیات را در یک سیاره فراخورشیدی کشف کرده است؟ نه خیلی سریع…

JWST بهترین ابزار اخترشناسان برای مطالعه جو سیارات فراخورشیدی است. ابزارهای توانمند آن می توانند نور عبوری از جو دنیای دور را تشریح کرده و اجزای شیمیایی آن را تعیین کنند. دانشمندان به هر چیزی که JWST پیدا می کند علاقه مند هستند، اما وقتی چیزی را پیدا می کند که نشان دهنده امکان حیات باشد، توجه همه را به خود جلب می کند.

این اتفاق در سپتامبر 2023 رخ داد، زمانی که JWST دی متیل سولفید (DMS) را در جو سیاره فراخورشیدی K2-18b شناسایی کرد.

K2-18b به دور یک ستاره کوتوله قرمز در فاصله 124 سال نوری از ما می چرخد. این یک زیر نپتون با شعاع 2.5 برابر زمین و 8.6 جرم زمین است. این سیاره فراخورشیدی می تواند یک دنیای Hycean باشد، یک دنیای معتدل پوشیده از اقیانوس با یک جو هیدروژنی بزرگ.

در اکتبر سال 2023، محققان اطلاعات اولیه را اعلام کردند تشخیص دی متیل سولفید در جو K2-18b. آنها آن را در مشاهدات JWST از طیف جوی سیاره یافتند. محققان نوشتند: «این طیف همچنین نشانه‌های بالقوه دی متیل سولفید (DMS) را نشان می‌دهد، که پیش‌بینی می‌شود نشانگر زیستی قابل مشاهده در جهان‌های Hycean باشد و ملاحظات مربوط به فعالیت‌های بیولوژیکی احتمالی در این سیاره را برانگیزد.

DMS توجه مردم را به خود جلب کرده است زیرا توسط موجودات زنده در اینجا روی زمین تولید می شود که عمدتاً میکروب های دریایی هستند. بنابراین یافتن آن در یک دنیای اقیانوسی دلیلی برای نگاه عمیق تر است. تیمی از محققان از ایالات متحده، آلمان و بریتانیا این کشف را بررسی کردند تا ببینند چگونه آن را در مدل های جوی قرار می دهد.

بهترین نشانه‌های زیستی یک سیاره فراخورشیدی ممکن است با آنهایی که امروزه به وفور در زمین می‌یابیم متفاوت باشد.»

ادی شویترمن، اخترزیست شناس، دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید

آنها نتایج خود را در مقاله ای در Astrophysical Journal Letters منتشر کردند. با عنوان “گازهای گوگرد بیوژنیک به عنوان نشانه های زیستی جهان های آب معتدل زیر نپتونی” نویسنده اصلی، شانگ مین تسای، دانشمند پروژه ریورساید دانشگاه کالیفرنیا است.

بسیاری از هزاران سیاره فراخورشیدی که ما کشف کرده ایم، هیچ شباهتی به زمین ندارند. قابل سکونت با هر معیار شناخته شده ای غیرممکن است. اما برخی از آنها جذاب ترند. درک برخی مانند K2-18b از نظر قابلیت سکونت دشوارتر است.

در مورد نوع سیاره K2-18b اختلاف نظر وجود دارد. این اولین دانشمندان سیاره فراخورشیدی بود که بخار آب را کشف کردند. این ممکن است اولین نمونه از دنیای هیسه ای باشد، اگر آنها وجود داشته باشند.

تفاوت های واضحی بین K2-18b و زمین وجود دارد. جو ما تحت سلطه نیتروژن است که حدود 78٪ را تشکیل می دهد. جو K2-18b تحت سلطه هیدروژن است. اما از جهاتی مانند زمین کافی است که دانشمندان بخواهند آن را بهتر درک کنند.

این سیاره تقریباً به اندازه زمین تابش خورشیدی دریافت می کند. و اگر اتمسفر به عنوان یک عامل حذف شود، K2-18b دمایی نزدیک به زمین دارد که همچنین موقعیت ایده آلی برای یافتن حیات است.”

محققانی که DMS را در جو K2-18b یافتند، دی اکسید کربن و متان را نیز یافتند. یافتن CO₂ و CH₄ قابل توجه است، اما یافتن DMS با آنها حتی جذاب تر است.

از نظر جست‌وجوی حیات، چیزی که روی کیک بود، این بود که سال گذشته این محققان کشف مشکوک دی متیل سولفید یا DMS را در جو این سیاره که توسط فیتوپلانکتون‌های اقیانوسی زمین تولید می‌شود، گزارش کردند. تسای گفت. DMS در اقیانوس های زمین اکسید می شود و منبع اصلی گوگرد اتمسفر در این سیاره است.

با این حال، یافته های 2023 بی نتیجه بود. نکاتی از DMS وجود داشت، اما هیچ چیز آنقدر قوی نبود که دانشمندان را متقاعد کند و بر شک و تردید حرفه ای آنها غلبه کند. نویسندگان مقاله 2023 توضیح می‌دهند: «یافته‌های بالقوه DMS از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا به عنوان یک نشانگر زیستی پایدار در زمین شناخته شده است و به طور گسترده پیشنهاد می‌شود که یک نشانگر زیستی امیدوارکننده برای سیارات فراخورشیدی باشد».

تسای گفت: «سیگنال DMS از تلسکوپ وب خیلی قوی نبود و تنها به روش‌های خاصی در هنگام تجزیه و تحلیل داده‌ها نشان داده می‌شد. ما می‌خواستیم بدانیم که آیا می‌توانیم از چیزی که به نظر می‌رسد نشانه‌ای از DMS است مطمئن باشیم یا خیر.

JWST زنگ هشدار و نشانگر چشمک زن ندارد که روشن شود و بگوید: “بیومارکر شناسایی شد!” دانشمندان همچنین برای درک آنچه که JWST می بیند، بر مدل های آب و هوا و شیمی جوی آزمایش شده در نبرد تکیه می کنند.

محققان نوشتند: “در این مطالعه، ما گوگرد بیوژنیک را در طیف وسیعی از شارهای بیولوژیکی و محیط های UV ستاره ای بررسی می کنیم.” آنها آزمایشاتی را با یک مدل فتوشیمیایی دو بعدی و یک مدل گردش عمومی سه بعدی (GCM) انجام دادند. به گفته تسای و همکارانش، داده ها بعید است که وجود DMS را در جو K2-18b نشان دهند.

Tsai گفت: “سیگنال به شدت با متان همپوشانی دارد و ما معتقدیم که انتخاب DMS از متان فراتر از توانایی های این ابزار است.”

این بدان معنا نیست که DMS خاموش است. اگر پلانکتون یا سایر اشکال حیات آن را تولید کنند، ممکن است این ماده شیمیایی به سطوح قابل تشخیصی برسد. اما آنها باید حدود 20 برابر بیشتر از آنچه در زمین وجود دارد DMS تولید کنند.

پروفسور مادهوسودان از دانشگاه کمبریج نویسنده اصلی گزارش سال 2023 در مورد جو K2-18b است. او در رسانه ها به عنوان مردی که حیات بیگانه را در سیاره ای دیگر کشف کرد، معرفی شده است. او به وضوح از برخی هذیان‌گویی ناراحت است، اما پیام از سفیر بزرگتر می‌شود.

این مطالعه احتمالاً شور و شوق رسانه ها را کاهش می دهد. اما برای افرادی که از علم پیروی می کنند، این فقط نمونه دیگری از اصلاح علم است.

واقعیت این است که ما فقط به سمت درک جو سیارات فراخورشیدی می رویم. دانشمندان یک ابزار قدرتمند در JWST دارند، اما محدودیت هایی دارد. نور را با جزئیات عالی اندازه گیری می کند و بقیه را به ما واگذار می کند. «ما شناسایی DMS در 3.4 را چالش برانگیز می‌دانیم ?متر، جایی که به شدت با CH همپوشانی دارد₄“، نویسندگان توضیح می دهند. اما، آنها ادامه می دهند، “شناسایی DMS در محدوده مادون قرمز میانی بین 9 تا 13 قابل قبول تر است. ?متر، نویسندگان توضیح می دهند.

این بدان معناست که امیدی برای K2-18b وجود دارد. این مشاهدات با ابزارهای JWST در ناحیه مادون قرمز نزدیک انجام شد NIRIS و در NIRSpec. در سال آینده، JWST دوباره جو سیاره فراخورشیدی را بررسی خواهد کرد، این بار با ابزار مادون قرمز میانی خود. MIRI. این ابزار باید به طور قطعی به ما بگوید که آیا DMS وجود دارد یا خیر.

درک دانشمندان از امضاهای زیستی دقیق تر شده است. دانشمندان به جای جستجوی امضاهای زیستی مانند امضاهای روی زمین، دیدگاهی گسترده تر و جامع تر از امضاهای زیستی و ماهیت جوی که ممکن است در آن وجود داشته باشند، دارند.

«بهترین نشانه‌های زیستی یک سیاره فراخورشیدی ممکن است با آنهایی که امروزه به وفور در زمین می‌یابیم متفاوت باشد. ادی شویترمن، اختر زیست شناس UCR، نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: در سیاره ای با جوی غنی از هیدروژن، ممکن است به احتمال زیاد DMS تولید شده توسط حیات به جای اکسیژن تولید شده توسط گیاهان و باکتری ها در زمین باشد.

کار این تیم نشان می دهد که گوگرد می تواند یک نشانگر زیستی قابل تشخیص برای جهان های Hycean باشد. آنها نتیجه می‌گیرند: «آستانه متوسط ​​برای تولید بیولوژیکی نشان می‌دهد که جستجو برای گازهای گوگرد بیوژنیک به‌عنوان یک دسته از نشانه‌های زیستی بالقوه برای جهان‌های Hycean قابل قبول است».