სიცოცხლისათვის საჭირო ინგრედიენტები მთელ სამყაროში უხვად არის. რადგან დედამიწა ჩვენთვის ცნობილი ერთადერთი ადგილია სამყაროში, სადაც სიცოცხლე არსებობს, ჩვენი პლანეტის მიღმა სიცოცხლის დაფიქსირება თანამედროვე ასტრონომიისა და პლანეტური მეცნიერების მთავარი მიზანია.
ჯეიმს ვების მსგავსი შემდეგი თაობის ტელესკოპების წყალობით, მკვლევრებს მალე შეეძლებათ გაზომოს სხვა ვარსკვლავთა გარშემო მოძრავი პლანეტების, ანუ ეგზოპლანეტების ატმოსფეროების ქიმიური შემადგენლობა.
მეცნიერებს იმედი აქვთ, რომ რომელიმე პლანეტაზე სიცოცხლის ქიმიური ხელწერას დააფიქსირებენ.
სიცოცხლისათვის ხელსაყრელი ეგზოპლანეტები
მზის სისტემაში სიცოცხლე შეიძლება არსებობდეს იქ, სადაც თხევადი წყალია — მაგალითად, მარსის მიწისქვეშა წყლებში ან იუპიტერის მთვარე ევროპას ზედაპირქვეშა ოკეანეში. თუმცა, ამ ადგილებში სიცოცხლის ძებნა უკიდურესად რთულია, რადგან იქ მიღწევა ადვილი არ არის და სიცოცხლის დასაფიქსირებლად საჭიროა ზონდის გაგზავნა, ფიზიკური ნიმუშების აღება და უკან ჩამოტანა.
მრავალ ასტრონომს მიაჩნია, რომ სხვა ვარსკვლავთა გარშემო მოძრავ პლანეტებზე სიცოცხლის არსებობის კარგი შანსია და სიცოცხლის პირველად შეიძლება სწორედ ასეთ ადგილებზე ვიპოვოთ.
თეორიული გათვლების მიხედვით, მხოლოდ ირმის ნახტომში 300 მილიონი პოტენციურად სიცოცხლისთვის ხელსაყრელი პლანეტა უნდა იყოს, დედამიწიდან 30 სინათლის წლის რადიუსში, ანუ ჩვენს გალაქტიკურ სამეზობლოში კი დედამიწის ზომის რამდენიმე სიცოცხლისათვის ხელსაყრელი პლანეტა.
ამ დროისათვის უკვე აღმოჩენილი და დადასტურებულია 5000-ზე მეტი ეგზოპლანეტა, მათ შორის, ასობით მათგანი სიცოცხლისთვის პოტენციურად ხელსაყრელია; პლანეტების აღმოჩენა ხდება არაპირდაპირი მეთოდით, რომელიც ზომავს პლანეტის გავლენას თავის დედავარსკვლავზე. ასეთი გაზომვების მეშვეობით, ასტრონომები ადგენენ ეგზოპლანეტის მასას და ზომას, მაგრამ სხვა ბევრს ვერაფერს.
ბიოხელწერების ძებნა
შორეულ პლანეტაზე სიცოცხლის დასაფიქსირებლად, ასტრობიოლოგებმა უნდა შეისწავლონ ვარსკვლავის სინათლე, რომელიც პლანეტის ზედაპირთან ან ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედებს. თუკი ატმოსფერო ან ზედაპირი სიცოცხლის მიერ არის შეცვლილი, ეს სინათლე შეიძლება შეიცავდეს ამის შესახებ მინიშნებას, რასაც „ბიოხელწერას“ უწოდებენ.
არსებობის პირველ ნახევარში, დედამიწას ჰქონდა უჟანგბადო ატმოსფერო, მაგრამ მასზე მაინც არსებობდა მარტივი, ერთუჯრედიანი სიცოცხლე. იმ ადრეულ ეპოქაში დედამიწის ბიოხელწერა ძლიერ მკრთალი იყო. ეს ყველაფერი უეცრად შეიცვალა 2,4 მილიარდი წლის წინ, როდესაც ჩამოყალიბდა წყალმცენარეების ახალი ოჯახი.
წყალმცენარეები იყენებდნენ ფოტოსინთეზის პროცესს, რომელიც ჟანგბადს წარმოქმნის — ჟანგბადს, რომელიც ქიმიურად არც ერთ სხვა ელემენტთან არ არის მიბმული. მას შემდეგ, ჟანგბადით სავსე დედამიწის ატმოსფერო, ძლიერ და მარტივად დასაფიქსირებელ ბიოხელწერას ტოვებს მასში გამავალ სინათლეში.
როდესაც მატერიის ზედაპირიდან აირეკლება ან აირში გაივლის, სინათლის ტალღის სიგრძეთა გარკვეული ნაწილი აირში ან მასალის ზედაპირში სხვებზე მეტად რჩება. სინათლის ტალღის სიგრძეების ასე შერჩევითად ჩარჩენა განაპირობებს ობიექტთა სხვადასხვა ფერებს.
ფოთლები მწვანე იმიტომ არის, რომ მათში არსებული ქლოროფილი განსაკუთრებით კარგად შთანთქავს სინათლის წითელ და ცისფერ ტალღის სიგრძეებს. როდესაც ფოთოლს სინათლე ურტყამს, წითელი და ცისფერი ტალღის სიგრძეები შთაინთქმება და რჩება ძირითადად მწვანე სინათლე, რომელიც შემდეგ თქვენს თვალებზე ეცემა.
ნაკლული სინათლის მახასიათებლებს განსაზღვრავს იმ მასალის სპეციფიკური შემადგენლობა, რომელთანაც სინათლე ურთიერთქმედებს. ამის გამო, ასტრონომებს შეუძლიათ ეგზოპლანეტის ატმოსფეროს ან ზედაპირის შემადგენლობის შესახებ გარკვეული ცნობები მიიღონ ამ პლანეტიდან მომდინარე სინათლის კონკრეტულ ფერთა გაზომვის მეშვეობით.
ამ მეთოდით შესაძლებელია იმ გარკვეულ ატმოსფერულ აირთა არსებობის შეცნობა, რომლებიც სიცოცხლესთან არის დაკავშირებული — მაგალითად, ჟანგბადის ან მეთანის, რადგან ეს აირები სინათლეში ძლიერ სპეციფიკურ ხელწერას ტოვებენ. მისი გამოყენება ასევე შესაძლებელია პლანეტის ზედაპირზე უჩვეულო ფერთა დასაფიქსირებლად.
მაგალითად, დედამიწაზე ქლოროფილი და სხვა პიგმენტები, რომლებსაც მცენარეები და წყალმცენარეები ფოტოსინთეზისთვის უყენებენ, სინათლის კონკრეტულ ტალღის სიგრძეებს იჭერენ.
ეს პიგმენტები წარმოქმნიან დამახასიათებელ ფერებს, რომელთა დაფიქსირებაც მგრძნობიარე ინფრაწითელი კამერითა რის შესაძლებელი. თუკი შორეული პლანეტის ზედაპირიდან არეკლილ ამ ფერებს დავინახავთ, ეს პოტენციურად იქნება იქ ქლოროფილის არსებობის მანიშნებელი.
ტელესკოპები კოსმოსში და დედამიწაზე
სიცოცხლისათვის პოტენციურად ხელსაყრელი ეგზოპლანეტიდან მომდინარე სინათლეში ასეთი მცირე ცვლილებების დასაფიქსირებლად საჭიროა წარმოუდგენლად მძლავრი ტელესკოპი. ამჟამად, ერთადერთი ტელესკოპი, რომელსაც ამის გაკეთება შეუძლია, არის ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპი.
ვებმა სამეცნიერო საქმიანობა 2022 წლის ივლისში დაიწყო და შეისწავლა გაზის გიგანტი ეგზოპლანეტა WASP-96b-ის სპექტრი. სპექტრმა აჩვენა, რომ იქ არსებობს წყალი და ღრუბლები, მაგრამ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ სიცოცხლე არსებობდეს ისეთ დიდ და ცხელ პლანეტაზე, როგორიც WASP-96b-ია.
მიუხედავად ამისა, ეს ადრეული შედეგები აჩვენებს, რომ ჯეიმს ვებს ეგზოპლანეტიდან მომდინარე სინათლეში მკრთალი ქიმიური ხელწერების დაფიქსირება შეუძლია.
უახლოეს თვეებში ვები თავის სარკეებს მიმართავს TRAPPIST-1e-სკენ — სიცოცხლისათვის პოტენციურად ხელსაყრელ, დედამიწის ზომის ეგზოპლანეტამდე, რომელიც ჩვენგან 39 სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს.
ბიოხელწერების საძებნელად, ვებმა პლანეტები მაშინ უნდა შეისწავლოს, როცა ისინი საკუთარი დედავარსკვლავის წინ ჩაივლიან, ამ დროს მან უნდა დააფიქსიროს ვარსკვლავის სინათლის ის ნაწილი, რომელიც პლანეტის ატმოსფეროში გაივლის. თუმცა, ვები სიცოცხლის საძებნელად არ შექმნილა და შესაბამისად, მას ამ გზით მხოლოდ რამდენიმე ახლომდებარე, სიცოცხლისათვის პოტენციურად ხელსაყრელი ეგზოპლანეტის შესწავლა შეუძლია.
ამას გარდა, მას შეუძლია ატმოსფეროში მხოლოდ ნახშირორჟანგის, მეთანისა და წყლის ორთქლის დონეების ცვლილებათა დაფიქსირება. მართალია, ამ აირთა გარკვეული კომბინაციები შეიძლება სიცოცხლეზე მიანიშნებდეს, მაგრამ ვებს არ შეუძლია არაშეკრული, ანუ ქიმიური ბმებით ერთმანეთთან დაუკავშირებელი ჟანგბადის დაფიქსირება, რომელიც სიცოცხლის უძლიერესი სიგნალია.
მომავლის კიდევ უფრო მძლავრი კოსმოსური ტელესკოპებისთვის წამყვანი კონცეპტია პლანეტის დედავარსკვლავის კაშკაშა სინათლის ბლოკირება, რათა კიდევ უფრო მეტად დაფიქსირდეს პლანეტიდან არეკლილი სინათლე. ეს იდეა იმას ჰგავს, თქვენ რომ მზის სინათლე ხელით დაიჩრდილოთ რაიმე შორეული ობიექტის უკეთესად დასანახად.
სამომავლო კოსმოსურმა ტელესკოპებმა შეიძლება ამისათვის გამოიყენოს პატარა, შიდა ნიღბები ან გარე დიდი, ქოლგის მსგავსი ხომალდები. მას შემდეგ, რაც ვარსკვლავის სინათლე დაიბლოკება, გაცილებით გაადვილდება პლანეტიდან არეკლილი სინათლის შესწავლა.
გარდა ამისა, ამჟამად მიმდინარეობს დედამიწაზე განთავსებული სამი უზარმაზარი ტელესკოპის მშენებლობა, რომლებსაც ბიოხელწერათა ძებნა შეეძლებათ: მაგელანის გიგანტური ტელესკოპი, ოცდაათმეტრიანი ტელესკოპი და ევროპის უკიდურესად დიდი ტელესკოპი.
თითოეული მათგანი ამჟამად დედამიწაზე არსებულ ნებისმიერ სხვა ტელესკოპზე გაცილებით მძლავრია; მიუხედავად იმისა, რომ დედამიწის ატმოსფერო შორეულ ვარსკვლავთა სინათლეს ამახინჯებს, ამ ტელესკოპებს ახლომდებარე ეგზოპლანეტათა ატმოსფეროში ჟანგბადის დაფიქსირება მაინც შეეძლებათ.
ბიოლოგია თუ გეოლოგია?
უახლოესი ათწლეულების უმძლავრესი ტელესკოპებითაც კი, ასტრობიოლოგები შეძლებენ მხოლოდ იმ ძლიერ ბიოხელწერათა დაფიქსირებას, რომლებიც სიცოცხლის მიერ სრულიად გარდაქმნილი პლანეტების მიერ არის წარმოქმნილი.
სამწუხაროდ, დედამიწაზე სიცოცხლის მიერ წარმოქმნილ აირთა უმეტესობის წარმოქმნა ასევე შეუძლია არაბიოლოგიურ პროცესებსაც — მეთანს ძროხებიც წარმოქმნიან და ვულკანებიც. ჟანგბადს ფოტოსინთეზის გარდა მზის სინათლეც წარმოქმნის, როდესაც ის წყლის მოლეკულებს ჟანგბადად და წყალბადად შლის.
ასევე არის იმის დიდი შანსიც, რომ ასტრონომებმა შორეული სიცოცხლის ძებნისას დააფიქსირონ ცრუ დადებითი შედეგი. ცრუ დადებითის გამოსარიცხად საჭიროა, რომ ასტრონომებმა მათი ინტერესის საგანი პლანეტა საკმარისად კარგად შეისწავლონ, რათა დაადგინონ, ხომ არ ახდენს ბიოხელწერების მიბაძვას გეოლოგიური ან ატმოსფერული პროცესები.
ეგზოპლანეტათა შემდეგი თაობის კვლევებს აქვს პოტენციალი, რომ გადალახოს სიცოცხლის არსებობის დამტკიცებისთვის საჭირო ექსტრაორდინარულ მტკიცებულებათა ზღვარი. ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპის პირველი მონაცემები აჩენს იმ ამაღელვებელი პროგრესის შეგრძნებას, რაც სულ მალე გველოდება.
მომზადებულია The Conversation-ის მიხედვით.
