كيف نعرف إذا كانت هناك حياة على الأرض؟ تم اكتشاف هذه التجربة الجريئة

لقد بدأت الطريقة التي تتم بها العديد من الاكتشافات – شرارة الفضول في ذهن المرء. هذا الشخص هو عالم الفلك ومحاور الاتصالات كارل ساجان. تم إطلاق مركبة غاليليو الفضائية التابعة لناسا في أكتوبر 1989، وكانت أول مركبة تدور حول كوكب المشتري. وكانت النتيجة ورقة طبيعة قبل 30 عامًا، غيّر هذا الأسبوع طريقة تفكير العلماء حول البحث عن الحياة على الكواكب الأخرى.

جاءت هذه الفرصة من حادث مأساوي. في يناير 1986، أي قبل ما يقرب من أربع سنوات من إطلاق غاليليو، انفجر مكوك الفضاء تشالنجر بعد وقت قصير من انطلاقه، مما أودى بحياة سبعة أشخاص. ألغت ناسا خططًا لإرسال جاليليو في مسار سريع إلى كوكب المشتري باستخدام صاروخ يعمل بالوقود السائل على متن مركبة فضائية أخرى. وبدلاً من ذلك، تم إطلاق المركبة الفضائية من المركبة الفضائية ببطء شديد، مما دفع مهندسي المهمة إلى إطلاقها حول كوكب الزهرة والأرض حتى تتمكن من الحصول على دفعة من الجاذبية تجاه كوكب المشتري.

في 8 ديسمبر 1990، كان من المقرر أن يمر غاليليو بالقرب من الأرض، على بعد 960 كيلومترًا فقط من السطح. أصبحت الحكة حكة تحتاج إلى خدش. ووجه أدوات المركبة الفضائية نحو كوكبنا إلى وكالة ناسا. كانت الورقة الناتجة بعنوان “البحث عن الحياة على الأرض من مركبة غاليليو الفضائية”.¹.

عرض خارجي

نحن في وضع فريد لمعرفة أن الحياة موجودة على الأرض. وفي الوقت الذي لم يكن يُعرف فيه إلا القليل عن البيئات التي يمكن أن تزدهر فيها الحياة، ينبغي لنا أن نستخدم منزلنا لاختبار ما إذا كان بإمكاننا اكتشاف أن البعد كان اقتراحًا غير عادي. وقال ديفيد جرينسبون، كبير العلماء في استراتيجية الفيزياء الفلكية في مقر ناسا في واشنطن العاصمة: “إنها تقريبًا مثل قصة خيال علمي ملفوفة في الورق. دعونا نتخيل أننا نرى الأرض للمرة الأولى”.

وجاء ذلك أيضًا في وقت كان فيه البحث عن الحياة في مكان آخر في النظام الشمسي في حده الأدنى. كشفت المهمات الآلية الأمريكية والسوفياتية في ستينيات وسبعينيات القرن العشرين أن كوكب الزهرة – الذي كان يُعتقد في السابق أنه ملاذ للأنواع الغريبة – كان شديد الحرارة تحت سحب ثاني أكسيد الكربون الكثيفة. يتقاطع المريخ مع “قنوات الري” التي تصورها خيال علماء الفلك²، كانت تبدو أرضًا قاحلة. في عام 1990، لم يكن أحد يعرف بعد عن المحيطات المدفونة على قمر المشتري يوروبا، وهو الاكتشاف الذي سيحققه غاليليو.³ – أو على قمر زحل إنسيلادوس، وكلاهما يُنظر إليهما الآن على أنهما مستودعات محتملة للحياة خارج كوكب الأرض.

تقول ليزا كالدينيجر، رئيسة معهد كارل ساجان بجامعة كورنيل في إيثاكا بنيويورك، إن ساجان ومعاونيه اتخذوا في الأساس نهجًا لا أدريًا تجاه اكتشاف الحياة. ويقول: “بالطبع يريد العثور على الحياة، كما يفعل كل العلماء”. “لكنه يقول، دعونا نأخذ هذا الخيار ونكون أكثر حذرا – لأننا نريد العثور عليه.” إن وجود الحياة، على حد تعبير البحث، يجب أن يكون “فرضية أخيرة” لشرح ما لاحظه غاليليو.

ولكن من خلال حجاب الشك هذا، نجح المكوك في تحقيق الهدف. الصور عالية الدقة لأستراليا والقارة القطبية الجنوبية التي تم الحصول عليها خلال تحليق غاليليو لا تظهر أي علامات على الحضارة. ومع ذلك، قام جاليليو بقياس الأكسجين والميثان في الغلاف الجوي للأرض، وتشير النسب الأخيرة إلى وجود خلل في التوازن سببته الكائنات الحية. ووجدت قمة شديدة الانحدار في طيف الأشعة تحت الحمراء لأشعة الشمس المنعكسة عن الكوكب، وهي “حافة حمراء” مميزة تشير إلى وجود الغطاء النباتي. وهي تلتقط البث الإذاعي من الأسطح المعتدلة كما تم تصميمها. وكتب فريق ساجان بوقاحة: “يمكن تقديم حجة قوية مفادها أن الإشارات يتم إنتاجها بواسطة شكل من أشكال الحياة الذكية على الأرض”.

سيطرة قوية

كارل جيميليس، الآن رئيس مدرس العلوم الفيزيائية طبيعةتعامل مع الصحيفة كمحرر مبتدئ. يقول إنها لا تزال واحدة من المفضلات لديه – وواحدة من أصعب الأمور التي يمكن الوصول إليها. ولم تتم الموافقة على المقال بالإجماع لأنه لم يصف أي شيء جديد بشكل واضح. ولكن، وفقا لزيمليس، فإن هذا خارج عن الموضوع إلى حد كبير. ويقول: “لقد كانت تجربة محكمة قوية بشكل لا يصدق لشيء لم يكن على رادار الكثير من الناس في ذلك الوقت”.

يقول كالدينيكر: “على الرغم من أن الإجابة كانت معروفة، إلا أنها غيرت بشكل عميق طريقة تفكيرنا في الإجابة”. ويقول إنه من خلال التراجع ومعاملة الأرض ككوكب مثل أي كوكب آخر – ربما يؤوي الحياة، وربما لا – يمكن للباحثين الحصول على منظور أكثر صدقًا حول مكاننا في الكون وإمكانيات الحياة في مكان آخر.

إنها تكتسب أهمية جديدة بعد تحليق غاليليو. في عام 1990، لم يكن من المعروف أن أي كواكب أخرى غير الشمس تدور حول نجوم. سوف يستغرق الأمر عامين آخرين قبل أن يتمكن علماء الفلك من تأكيد أول “كوكب خارج المجموعة الشمسية” يدور حول نجم ميت يعرف باسم النجم النابض.⁴وقبل ثلاث سنوات اكتشفوا ذلك⁵ الأول، 51 بيغاسي، يدور حول نجم يشبه الشمس. اليوم، يعرف العلماء أكثر من 5500 كوكب خارجي، بعضها يشبه أي شيء في النظام الشمسي. وهي تتراوح بين “الأرض الفائقة” ذات الجغرافيا الغريبة و”نبتونات صغيرة” ذات أجواء غازية إلى “كواكب المشتري الساخنة”، وهي كواكب عملاقة تدور بالقرب من نجومها المحترقة.

عندما وجه ساجان وزملاؤه غاليليو إلى الأرض، اكتشفوا إطارًا علميًا للبحث عن علامات الحياة في هذه العوالم الأخرى، وهو الإطار الذي يتخلل كل بحث عن مثل هذه التوقيعات الحياتية. لا يزال كالدينيجر يعطي ورقة ساجان لطلابه ليبين لهم كيف يتم ذلك. يخبرهم أن الحياة هي الافتراض الأخير وليس الأول عندما يرون شيئًا غير عادي على كوكب آخر. تتطلب المطالبات غير العادية أدلة غير عادية.

مزيج للحياة

لا يمكن لهذا الدرس أن يكون أكثر أهمية اليوم حيث يقف العلماء على حافة اكتشافات ثورية محتملة وربما مدمرة بشكل هائل بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي القوي (JWST). ومن خلال البحث عن نفس النوع من التوازن الكيميائي الذي وجده جاليليو في الغلاف الجوي للأرض، بدأ التلسكوب في استكشاف الغلاف الجوي لعشرات الكواكب الخارجية عن بعد. لقد بدأ بالفعل في تغيير المؤشرات المبكرة للبصمات الحيوية التي يمكن أن تقود العلماء والجمهور إلى المسار الخاطئ.

على سبيل المثال، أطلق تلسكوب جيمس ويب الفضائي غاز الميثان إلى الغلاف الجوي لكوكب واحد على الأقل. يعد هذا الغاز علامة قوية للحياة على الأرض، لكنه يمكن أن يأتي أيضًا من البراكين، وليس بالضرورة الحياة. يجذب الأكسجين انتباه العلماء لأن معظمه يتم إنتاجه عن طريق الحياة على الأرض، ولكن يمكن أيضًا إنتاجه عن طريق التحلل الضوئي للماء أو جزيئات ثاني أكسيد الكربون. إن العثور على المزيج الصحيح من الميثان والأكسجين قد يعني الحياة على كوكب آخر، لكن هذا العالم يجب أن يكون في المنطقة المعتدلة، أي ليس حارًا جدًا ولا باردًا جدًا. يقول كالدينيكر إن الحصول على المزيج الصحيح من المواد للبقاء على قيد الحياة في بيئة مواتية للحياة أمر صعب.

وينطبق الشيء نفسه على المجموعات الغامضة الأخرى من الغازات الجوية. في الشهر الماضي فقط، اكتشف علماء الفلك الذين قاموا بتحليل بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي وجود غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لكوكب خارجي عملاق يسمى K2-18 b. واقترحوا أن الكوكب قد يكون به محيطات من المياه تغطي سطحه، وأشاروا إلى اكتشاف كبريتيد ثنائي الميثيل، وهو مركب من العوالق النباتية والكائنات الحية الأخرى على الأرض.⁶.

انتشرت العناوين الرئيسية مع الأخبار التي تشير إلى وجود علامات محتملة للحياة على K2-18 b. ناهيك عن أنه تم الإبلاغ عن وجود كبريتيد ثنائي الميثيل بثقة منخفضة ويتطلب مزيدًا من التحقق. أو لم يتم العثور على الماء فعليًا على هذا الكوكب. وحتى لو كان هناك ماء، فقد يكون موجودا في محيط عميق بالقدر الكافي لتعطيل كل الأنشطة الجيولوجية التي قد تحافظ على جو معتدل.

بناء الأدلة

دفعت مثل هذه التحديات جيم جرين، كبير العلماء السابق في وكالة ناسا، إلى اقتراح إطار عمل في عام 2021 لكيفية الإبلاغ عن أدلة على وجود حياة خارج الأرض.⁷. على سبيل المثال، يرى أن المقياس التدريجي الذي يتراوح من واحد إلى سبعة يمكن أن يساعد في نقل درجة إثبات جدوى اختراع معين. ربما تكون قد تلقيت إشارة نتيجة لنشاط بيولوجي – وستكون على نطاق واسع. قبل أن تتمكن من الانتقال إلى الخطوة 7 وإثبات الاكتشاف الفعلي للحياة خارج كوكب الأرض، عليك القيام بعدة خطوات، مثل استبعاد التلوث والحصول على مصادر مستقلة لقوة الإشارة.

قد يستغرق وقتا طويلا. قد يتمكن التلسكوب من شم جزيء مثير للاهتمام، وقد يتجادل العلماء حول هذا الموضوع. ويمكن بناء تلسكوب آخر لخلق بيئة مراقبة. يجب وضع كل دليل فوق الآخر، وخلط كل طبقة من المزيج من خلال حجج العديد من العلماء، والشكوكية واللأدرية. يفترض أن الحياة في عالم آخر تشبه الحياة على الأرض، وهو افتراض يستند إلى استنتاجات مستمدة من ملاحظات غاليليو. يقول غرينسبون: “قد يستمر عدم اليقين لسنوات أو عقود”. وكان ساجان، الذي توفي عام 1996، سيحب ذلك.

وفي نفس العام الذي رصد فيه جاليليو الأرض، أقنع ساجان وكالة ناسا بتوجيه مركبة فضائية أخرى في اتجاه لم تخطط له الوكالة. عندما غادرت فوييجر 1 النظام الشمسي ومرت بنبتون، وجهت كاميراتها نحو الأرض والتقطت نقطة صغيرة تتلألأ في ضوء الشمس. كان صورة مميزة بنقطة زرقاء فاتحة دفع ذلك ساجان إلى اجترار كتاب صدر عام 1994 نقطة زرقاء فاتحة: “إنه هنا. هذا هو المنزل. هذا نحن.

أعاد هذا البكسل الوامض الهش تشكيل الطريقة التي تصورت بها البشرية مكانها في الكون. وبالمثل، باستخدام غاليليو للبحث عن الحياة على الأرض، يقول كالدينيجر: “هذه هي الطريقة التي يمكننا بها استخدام نقطتنا الزرقاء الفاتحة لتوفير نموذج للبحث عن الحياة على الكواكب الأخرى”.