نشانه عجیب منظومه‌های میزبان حیات شناسایی شد

ستارگان غنی از فلز با پیرتر شدن کیهان رایج‌تر می‌شوند، اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که ممکن است زندگی در سیاره‌هایی را که میزبان آن‌ها هستند نیز بسیار دشوار کنند.

وقتی به ستارگانی فکر می‌کنیم که ممکن است میزبان حیات در اطراف خود باشند، ستارگان غنی از فلز بیشتر مناسب به نظر می‌رسند، با توجه به اینکه خروجی اشعه فرابنفش بسیار کمتری نسبت به ستارگان فقیر از فلز دارند، اما به نظر می‌رسد یک مطالعه جدید این نظریه را تغییر می‌دهد.

تابش و تشعشعی که از ستارگان ساطع می‌شود، برای شکل‌گیری حیات ضروری است، چرا که باید گرما و انرژی لازم برای فتوسنتز در گیاهان و سایر فرآیند‌های بیولوژیکی را ایجاد کنند. اما تشعشعات فرابنفش با شدت بسیار زیاد نیز می‌تواند آسیب ژنتیکی بزرگی ایجاد کند و زندگی را (حداقل آنطور که ما می‌دانیم) غیرممکن کند.

به نظر می‌رسد این نشانه، ستاره‌های غنی از فلز را کاندیدای خوبی برای میزبانی از سیارات فراخورشیدی دارای حیات می‌کند، زیرا مشخص شده است که خروجی اشعه فرابنفش کمتری نسبت به ستاره‌های دارای فقر فلز دارند، اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد 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 بین‌المللی از پژوهشگران در یک مطالعه جدید که در مجله Nature Communications منتشر شده است، جو سیارات زمین‌مانندی را که به دور ستارگان با دمای نزدیک به خورشید می‌چرخند و طیف گسترده‌ای از فلز دارند، مدل‌سازی کردند تا ببینند فلزینگی (metallicity) یا فلزی بودن یک ستاره چه تاثیری بر مقدار اُزن (O ۳) در جو سیاره‌های آن منظومه دارد.

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

فلزینگی نشان‌دهنده نسبتی از جرم یک جسم نجومی است که از عنصر‌هایی به جز هیدروژن و هلیوم ساخته شده است. از آنجا که ستاره‌ها که بیشترِ جرم مرئی جهان را ساخته‌اند، بیش از هر چیز از هیدروژن و هلیوم ساخته شده‌اند، اخترشناسان برای سادگی، همه عنصر‌های سنگین‌تر از این دو عنصر را فلز می‌نامند. از این رو یک سحابی که دارای مقدار زیادی کربن، نیتروژن، اکسیژن و نئون باشد، پرفلز دانسته می‌شود، هرچند که این عنصر‌ها را در علم شیمی فلز نمی‌دانند.

فلزینگی یک جسم می‌تواند نشان‌دهنده عمر آن هم باشد. بر اساس نظریه مه‌بانگ، در عالم آغازین تنها هیدروژن و مقدار ناچیزی هلیوم، لیتیوم و بریلیوم به خاطر هسته‌زایی مهبانگ وجود داشته است. از این رو ستاره‌هایی که فلزینگی پایینی دارند، در عالم آغازین شکل گرفته‌اند و بنابراین عمر بیشتری دارند.

همان طور که گفته شد، فلزینگی همچنین نشانگر سن یک ستاره، هم از نظر عمر فعال آن (ستارگان مسن‌تر زمان بیشتری برای جمع‌آوری عناصر سنگین‌تر از هلیوم از طریق همجوشی داشته‌اند) و هم از نظر سن کلی آن در جهان هستی است.

ستارگانی که خیلی دیرتر در تاریخ کیهان شکل گرفتند، عناصر سنگین‌تر از هلیوم در ابر‌های مولکولی تشکیل‌دهنده آن‌ها نسبت به ستاره‌هایی 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 شده‌اند، تابش فرابنفش کمتری ساطع می‌کنند، طیف تابشی ستاره‌ای آن‌ها در اتمسفر‌های سیاره‌ای اکسیژن‌دار اجازه تشکیل اُزن کمتری را می‌دهد که همین امر، نفوذ نور فرابنفش را افزایش می‌دهد و شرایطی را برای سیاراتی که به دور این ستارگان می‌چرخند، فراهم می‌کند که برای زیست‌کره آن‌ها و تشکیل و میزبانی از حیات مناسب نیست.

پژوهشگران اعلام کردند که انتشار نسبتاً کم نور فرابنفش از ستارگان غنی از فلز همچنین می‌تواند مانعی برای نقطه آغاز حیات در سیاراتی با اتمسفر غیر اکسیژن‌دار باشد.

این به این دلیل است که محیط اولیه با اشعه فرابنفش بالا که توسط ستارگان فقیر از فلز تولید می‌شود، به توسعه موجودات اکسیژن‌ساز کمک می‌کند که جو را اکسیژن‌رسانی می‌کنند. سپس این اکسیژن با تابش نور فرابنفش ستاره برای ایجاد ازُن برهمکنش می‌کند و یک سد فرابنفش ایجاد می‌کند تا زندگی به شکلی پیچیده‌تر ایجاد شود.

در نتیجه‌گیری این مطالعه آمده است: بنابراین اکنون متوجه شده‌ایم که سطح سیاراتی که به دور ستاره‌های غنی از فلز می‌چرخند، در معرض تشعشعات فرابنفش شدیدتری نسبت به سطح سیاراتی قرار دارد که به دور ستاره‌های فقیر از فلز می‌چرخند. بنابراین، سیاره‌های واقع در مناطق قابل سکونتِ ستارگانِ دارای فلز کم، بهترین اهداف برای جستجوی حیات پیچیده در خشکی هستند.

کلید جستجوی حیات در سیارات دیگر؟

یکی از دلایلی که جستجوی حیات در سیارات دیگر بسیار دشوار است این است که تعداد ستارگان، تنها در کهکشان ما بسیار زیاد است و تخمین زده می‌شود بین ۲۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره جداگانه وجود داشته باشد و هرچه بیشتر نگاه می‌کنیم، بیشتر متوجه می‌شویم که بسیاری از آن ستارگان دارای سیاره‌های فراخورشیدی هستند و نه فقط یک یا دو سیاره، بلکه چندین سیاره به دور هر یک از آن‌ها می‌چرخد.

ممکن است تریلیون‌ها سیاره فراخورشیدی فقط در کهکشان ما برای بررسی وجود داشته باشد و بنابراین یافتن نشانه‌هایی در ستارگان میزبان که به جایی که احتمال تشکیل حیات در سیاراتی که به دور آن می‌چرخند، اشاره می‌کنند، برای فیلتر کردن این مخزن عظیم بسیار ضروری است.

چیزی مانند فلزینگی یک ستاره و مشاهده اینکه چقدر نور فرابنفش تولید می‌کند، به اندازه کافی نشانگر آسانی برای شناسایی بسیار سریع یک ستاره در یک نگاه است؛ بنابراین اگر این مطالعه تایید شود، ستاره‌هایی با فلزینگی پایین از انواع ستاره‌هایی هستند که اگر بخواهیم در دنیا‌های دیگر به دنبال حیات باشیم، باید بیشتر بررسی کنیم.

با توجه به این که این یک یافته خلاف رویه است (زیرا ستارگان با فلزینگی بالا نور فرابنفش کمتری تولید می‌کنند)، این یافته مهمی است، چرا که بسیاری از ستاره‌شناسان به طور طبیعی به سمت ستاره‌هایی با فلزینگی بالا به عنوان مهمان نوازترین منظومه‌ها جذب می‌شوند و احتمالاً بسیاری از پژوهشگران از همان ابتدا شکست خود را با این فرض رقم می‌زنند.

منبع:آی‌ای