هل نحن وحدنا في الكون؟ لا بد وأن هذا السؤال جال بخاطرك في لحظةٍ ما، نعرف أنه سواء كانت الإجابة بـ"نعم" أو "لا" فإنها دائمًا ستكون مثيرةً للجدل والتعجب، لكن ما يثير انتباه العلماء من متخصصي البيولوجيا الفلكية إلى الآن هو سؤال آخر عن السر في عدم اكتشافنا وجودَ حياةٍ على كواكب أخرى بعد، رغم أن الاحتمالات في هذا النطاق مفتوحة.
في بحث جديد نُشر1 قبل أسابيع قليلة في الدورية الشهيرة ساينس أدفانسيس Science Advances يحاول باحثون من جامعة كامبريدج ومختبر مجلس البحوث الطبية للبيولوجيا الجزيئية (MRC LMB) الإجابة عن هذا السؤال بطريقة مختلفة.
وجد الباحثون أنه لكي تُوجَد حياة على كوكب صخري شبيه بالأرض، وما أكثر أعداده في قواعد بيانات التليسكوبات الكبرى، فإن هناك شرطًا إضافيًّا لم يكن البعض يضعه في الحسبان، وهو وجود كميّة كافية من الإشعاع فوق البنفسجي UV Light. إذ إن الحياة على هذا الكوكب ترتبط بنوع وقوة الضوء المنبعث من نجمه المضيف، وتحديدًا الأشعة البنفسجية بوجه خاص.
فالنجوم التي تعطي كمًّا كافيًا من الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تبدأ الحياة على الكواكب التي تدور حولها بنفس الطريقة التي تطورت بها على الأرض؛ إذ تقوم هذه الأشعة بدعم سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي بدورها تنتج القواعد الكيميائية الأساسية للحياة.
في تصريحاته لـ"للعلم" يقول الباحث المشارك في الدراسة بول ريمر، الذي يعمل بمختبر كافنديش التابع لجامعة كامبريدج ومعامل MRC LMB: "هذا العمل يسمح لنا بتضييق نطاق بحثنا عن الأماكن التي تُوجَد فيها صور الحياة"، ثم يتابع: "بالتالي فإن ذلك يقربنا قليلًا من الإجابة عن تساؤل: هل نحن وحدنا في الكون؟".
الضوء أم الظلام؟
يعتمد هذا البحث على فرضية سابقة ظهرت في دراسة نُشرت2 سنة 2015 من معامل MRC LMB، أشرف عليها الكيميائي "جون سوثيرلاند"، والمشارك أيضًا في الدراسة الجديدة، تقول إن صور الحياة الأولى على الأرض ظهرت حينما تفاعل الكربون المكوِّن للنيازك الساقطة على الأرض، في المراحل الأولى لتكوينها، مع النيتروجين الموجود في غلافها الجوي ليكوِّن سيانيد الهيدروجين، والذي بدوره تفاعل مع مكونات أخرى ليكوِّن اللبنات الأساسية لمواد الحياة.
"حتى توجد حياة لا بد من توافر الشروط الملائمة لتكوُّن الخلايا الحية وما تحتويه من عضيات، وهذه الخلايا الحية تتكون في أساسها من مركب الآر إن إيه RNA، وحدة التركيب الأساسية للحامض النووي دي إن إيه DNA"، تقول "زينب عوض"، أستاذ الفيزياء الفلكية المساعد بجامعة القاهرة، غير مشاركة بالدراسة، في تصريح لـ"للعلم"، مضيفةً أنه "يتطلب تكوُّن RNA بعض التفاعلات الكيميائية التي تعتمد على محرك رئيسي، وهو فوتونات الضوء في نطاق الأشعة فوق البنفسجية".
ولهذا، فإن توافر هذين الشرطين، وهما وجود كمية مناسبة من الأشعة فوق البنفسجية ومسافة مناسبة من النجم الرئيسي، بحيث تصبح المياه في حالتها السائلة، هو ما نتصور –إلى الآن- أنه سر الحياة، وفق تعبيرها.
ويشار إلى مفهوم "النطاق الصالح للحياة Habitable Zone" بأنه المنطقة التي يقف فيها الكوكب على مسافة مناسبة من النجم الخاص به، بحيث لا يكون قريبًا جدًّا فيتبخر الماء، أو بعيدًا جدًّا فيتجمد. لكن يبدو الآن أن هذا وحده ليس كافيًا لظهور الحياة.
قام فريق الدراسة الجديدة بعمل مجموعتين من التجارب، يتضمنان تفاعلات تشبه تلك التي تطرحها فرضية سوثيرلاند بالأعلى، "التجربة التي تمت في الظلام، بوجود كلٍّ من سيانيد الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين نتج عنها مركب خامل لا يمكن أن يُستخدم لتشكيل اللبنات الأساسية للحياة"، ويضيف "ريمر": "في حين أن التجربة نفسها حينما أُجريت في وجود الأشعة فوق البنفسجية أنتجت اللبنات الأساسية اللازمة لوجود حياة".
نطاق جديد للبحث
من تلك النقطة انطلق فريق البحث في الدراسة الجديدة إلى صنع مخطط بياني يشمل الكواكب الشبيهة بالأرض الموجودة في النطاق الصالح للحياة، وتلك التي تعطيها النجوم كمًّا كافيًا من الأشعة فوق البنفسجية، قام الباحثون بحسابه عبر تجاربهم.
وجد الباحثون أن النطاقين لا يتوافقان دائمًا مع بعضهما، فقد يُوجَد الكوكب في النطاق الصالح للحياة، لكن ليس في نطاق الكم الكافي من الأشعة فوق البنفسجية، والعكس.
النجوم التي تمتلك درجة الحرارة نفسها التي تنبعث من شمسنا تُطلِق من الضوء فوق البنفسجي كمًّا كافيًا لبناء أساسيات الحياة على أسطح كواكبها، أما النجوم الأكثر برودةً، على سبيل المثال، حتى وإن وُجِدت كواكبها الصخرية شبيهة الأرض في النطاق الصالح للحياة الخاص بها، لكنها لا تعطي ما يكفي من الضوء اللازم لتشكيل اللبنات الأساسية للحياة، بذلك ينشأ نطاقٌ جديدٌ للبحث عن الحياة يضم كلًّا من كم الأشعة فوق البنفسجية والنطاق الصالح للحياة، يسميه الباحثون بـ"نطاق التولُّد الأحيائي the abiogenesis zone".
"لذلك، فإن مثل هذه الدراسات النظرية مهمة جدًّا لمعرفة الشروط التي يجب توافرها حتى تنشأ حياة مثل التي نعرفها على كوكب الأرض"، تقول "زينب" لـ"للعلم"، مضيفةً أن "ما توصَّل إليه العلماء -في رأيي- مهم جدًّا، وذلك لأن كمية الأشعة فوق البنفسجية ستتحكم أيضًا في كميات الأكسجين بالغلاف الجوي (مركب التنفس)، وهي أيضًا التي ستتحكم في بقية غازات الغلاف الجوي وسُمكه، وفي درجة حرارة سطح الكوكب المدروس".
ولذلك فإن نتائج تلك الدراسة المهمة توسِّع من نطاق فهمنا لوجود الحياة على الكواكب الأخرى ككل، بينما -بتعبير زينب- تقلص من نطاق البحث عن الحياة بين الكواكب خارج المجموعة الشمسية.
إن البيولوجيا الفلكية، وهي أحد الفروع الحديثة لعلم الفلك، تختص بالبحث خلف موضوع "الحياة" التي تقع خارج نطاق كوكب الأرض، وهو في الحقيقة موضوع غاية في التعقيد، فنحن لا نستطيع إلا أن نفترض وجود حياة شبيهة بتلك التي نمتلكها على الكوكب الأزرق، لأن ذلك هو ما نتمكن -بصورةٍ ما- من البحث عنه، لكن ذلك ليس حصريًّا بالطبع، فمن الممكن أن تُوجَد الحياة بصور أخرى لم نتصور وجودها قَط.
لفهم تلك النقطة الأخيرة، دعنا نفترض أن هناك حضارةً عاقلةً ما نود التواصل معها، نحن نعرف الكثير من العلامات المميِّزة للحضارة، كالكتابة والفن واللغة والهندسة المعمارية... إلخ، لكن لا يمكن لنا رصد ذلك كله، فقط يمكن أن نرصد إشارات كهرومغناطيسية –مثلًا– من تلك الحضارة، ولتطوير التكنولوجيا التي تصنع تلك الإشارات يجب أن تتعلم تلك الحضارة قواعد العلم نفسَها التي تعلّمناها، والكون -بتركيبه الفيزيائي والكيميائي- سيفرض ذلك على أية حضارة عاقلة، بذلك نفترض أنها قد تكون تطورت، بيولوجيًّا وثقافيًّا، لتنمو كحضارتنا.
للسبب نفسه، فإنه نظرًا إلى أننا لا نملك إلا مثالًا واحدًا فقط للحياة حتى الآن، فمن المنطقي أن نبحث عن أماكن تشبهنا أكثر من غيرها، وهذا هو مركز انطلاق العديد من الدراسات في هذا النطاق البحثي، لكن تلك المحاولات، وإن كانت تتطور يومًا بعد يوم، وتقدم علامات أكثر تدقيقًا وقربًا من الحقائق، لم تقل شيئًا بعد، فكما تقول "زينب عوض" لـ"للعلم": "حتى تاريخ كتابة هذه السطور لا يوجد أي دليل مادي قاطع يبرهن على وجود حياة على كواكب أخرى غير الأرض"، وذلك يدعونا كمتخصصين أو حتّى كمواطنين للتأمل المستمر في هذا السؤال العجيب: هل نحن وحدنا في الكون؟
في بحث جديد نُشر1 قبل أسابيع قليلة في الدورية الشهيرة ساينس أدفانسيس Science Advances يحاول باحثون من جامعة كامبريدج ومختبر مجلس البحوث الطبية للبيولوجيا الجزيئية (MRC LMB) الإجابة عن هذا السؤال بطريقة مختلفة.
وجد الباحثون أنه لكي تُوجَد حياة على كوكب صخري شبيه بالأرض، وما أكثر أعداده في قواعد بيانات التليسكوبات الكبرى، فإن هناك شرطًا إضافيًّا لم يكن البعض يضعه في الحسبان، وهو وجود كميّة كافية من الإشعاع فوق البنفسجي UV Light. إذ إن الحياة على هذا الكوكب ترتبط بنوع وقوة الضوء المنبعث من نجمه المضيف، وتحديدًا الأشعة البنفسجية بوجه خاص.
فالنجوم التي تعطي كمًّا كافيًا من الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تبدأ الحياة على الكواكب التي تدور حولها بنفس الطريقة التي تطورت بها على الأرض؛ إذ تقوم هذه الأشعة بدعم سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي بدورها تنتج القواعد الكيميائية الأساسية للحياة.
في تصريحاته لـ"للعلم" يقول الباحث المشارك في الدراسة بول ريمر، الذي يعمل بمختبر كافنديش التابع لجامعة كامبريدج ومعامل MRC LMB: "هذا العمل يسمح لنا بتضييق نطاق بحثنا عن الأماكن التي تُوجَد فيها صور الحياة"، ثم يتابع: "بالتالي فإن ذلك يقربنا قليلًا من الإجابة عن تساؤل: هل نحن وحدنا في الكون؟".
الضوء أم الظلام؟
يعتمد هذا البحث على فرضية سابقة ظهرت في دراسة نُشرت2 سنة 2015 من معامل MRC LMB، أشرف عليها الكيميائي "جون سوثيرلاند"، والمشارك أيضًا في الدراسة الجديدة، تقول إن صور الحياة الأولى على الأرض ظهرت حينما تفاعل الكربون المكوِّن للنيازك الساقطة على الأرض، في المراحل الأولى لتكوينها، مع النيتروجين الموجود في غلافها الجوي ليكوِّن سيانيد الهيدروجين، والذي بدوره تفاعل مع مكونات أخرى ليكوِّن اللبنات الأساسية لمواد الحياة.
"حتى توجد حياة لا بد من توافر الشروط الملائمة لتكوُّن الخلايا الحية وما تحتويه من عضيات، وهذه الخلايا الحية تتكون في أساسها من مركب الآر إن إيه RNA، وحدة التركيب الأساسية للحامض النووي دي إن إيه DNA"، تقول "زينب عوض"، أستاذ الفيزياء الفلكية المساعد بجامعة القاهرة، غير مشاركة بالدراسة، في تصريح لـ"للعلم"، مضيفةً أنه "يتطلب تكوُّن RNA بعض التفاعلات الكيميائية التي تعتمد على محرك رئيسي، وهو فوتونات الضوء في نطاق الأشعة فوق البنفسجية".
ولهذا، فإن توافر هذين الشرطين، وهما وجود كمية مناسبة من الأشعة فوق البنفسجية ومسافة مناسبة من النجم الرئيسي، بحيث تصبح المياه في حالتها السائلة، هو ما نتصور –إلى الآن- أنه سر الحياة، وفق تعبيرها.
ويشار إلى مفهوم "النطاق الصالح للحياة Habitable Zone" بأنه المنطقة التي يقف فيها الكوكب على مسافة مناسبة من النجم الخاص به، بحيث لا يكون قريبًا جدًّا فيتبخر الماء، أو بعيدًا جدًّا فيتجمد. لكن يبدو الآن أن هذا وحده ليس كافيًا لظهور الحياة.
قام فريق الدراسة الجديدة بعمل مجموعتين من التجارب، يتضمنان تفاعلات تشبه تلك التي تطرحها فرضية سوثيرلاند بالأعلى، "التجربة التي تمت في الظلام، بوجود كلٍّ من سيانيد الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين نتج عنها مركب خامل لا يمكن أن يُستخدم لتشكيل اللبنات الأساسية للحياة"، ويضيف "ريمر": "في حين أن التجربة نفسها حينما أُجريت في وجود الأشعة فوق البنفسجية أنتجت اللبنات الأساسية اللازمة لوجود حياة".
نطاق جديد للبحث
من تلك النقطة انطلق فريق البحث في الدراسة الجديدة إلى صنع مخطط بياني يشمل الكواكب الشبيهة بالأرض الموجودة في النطاق الصالح للحياة، وتلك التي تعطيها النجوم كمًّا كافيًا من الأشعة فوق البنفسجية، قام الباحثون بحسابه عبر تجاربهم.
وجد الباحثون أن النطاقين لا يتوافقان دائمًا مع بعضهما، فقد يُوجَد الكوكب في النطاق الصالح للحياة، لكن ليس في نطاق الكم الكافي من الأشعة فوق البنفسجية، والعكس.
النجوم التي تمتلك درجة الحرارة نفسها التي تنبعث من شمسنا تُطلِق من الضوء فوق البنفسجي كمًّا كافيًا لبناء أساسيات الحياة على أسطح كواكبها، أما النجوم الأكثر برودةً، على سبيل المثال، حتى وإن وُجِدت كواكبها الصخرية شبيهة الأرض في النطاق الصالح للحياة الخاص بها، لكنها لا تعطي ما يكفي من الضوء اللازم لتشكيل اللبنات الأساسية للحياة، بذلك ينشأ نطاقٌ جديدٌ للبحث عن الحياة يضم كلًّا من كم الأشعة فوق البنفسجية والنطاق الصالح للحياة، يسميه الباحثون بـ"نطاق التولُّد الأحيائي the abiogenesis zone".
"لذلك، فإن مثل هذه الدراسات النظرية مهمة جدًّا لمعرفة الشروط التي يجب توافرها حتى تنشأ حياة مثل التي نعرفها على كوكب الأرض"، تقول "زينب" لـ"للعلم"، مضيفةً أن "ما توصَّل إليه العلماء -في رأيي- مهم جدًّا، وذلك لأن كمية الأشعة فوق البنفسجية ستتحكم أيضًا في كميات الأكسجين بالغلاف الجوي (مركب التنفس)، وهي أيضًا التي ستتحكم في بقية غازات الغلاف الجوي وسُمكه، وفي درجة حرارة سطح الكوكب المدروس".
ولذلك فإن نتائج تلك الدراسة المهمة توسِّع من نطاق فهمنا لوجود الحياة على الكواكب الأخرى ككل، بينما -بتعبير زينب- تقلص من نطاق البحث عن الحياة بين الكواكب خارج المجموعة الشمسية.
إن البيولوجيا الفلكية، وهي أحد الفروع الحديثة لعلم الفلك، تختص بالبحث خلف موضوع "الحياة" التي تقع خارج نطاق كوكب الأرض، وهو في الحقيقة موضوع غاية في التعقيد، فنحن لا نستطيع إلا أن نفترض وجود حياة شبيهة بتلك التي نمتلكها على الكوكب الأزرق، لأن ذلك هو ما نتمكن -بصورةٍ ما- من البحث عنه، لكن ذلك ليس حصريًّا بالطبع، فمن الممكن أن تُوجَد الحياة بصور أخرى لم نتصور وجودها قَط.
لفهم تلك النقطة الأخيرة، دعنا نفترض أن هناك حضارةً عاقلةً ما نود التواصل معها، نحن نعرف الكثير من العلامات المميِّزة للحضارة، كالكتابة والفن واللغة والهندسة المعمارية... إلخ، لكن لا يمكن لنا رصد ذلك كله، فقط يمكن أن نرصد إشارات كهرومغناطيسية –مثلًا– من تلك الحضارة، ولتطوير التكنولوجيا التي تصنع تلك الإشارات يجب أن تتعلم تلك الحضارة قواعد العلم نفسَها التي تعلّمناها، والكون -بتركيبه الفيزيائي والكيميائي- سيفرض ذلك على أية حضارة عاقلة، بذلك نفترض أنها قد تكون تطورت، بيولوجيًّا وثقافيًّا، لتنمو كحضارتنا.
للسبب نفسه، فإنه نظرًا إلى أننا لا نملك إلا مثالًا واحدًا فقط للحياة حتى الآن، فمن المنطقي أن نبحث عن أماكن تشبهنا أكثر من غيرها، وهذا هو مركز انطلاق العديد من الدراسات في هذا النطاق البحثي، لكن تلك المحاولات، وإن كانت تتطور يومًا بعد يوم، وتقدم علامات أكثر تدقيقًا وقربًا من الحقائق، لم تقل شيئًا بعد، فكما تقول "زينب عوض" لـ"للعلم": "حتى تاريخ كتابة هذه السطور لا يوجد أي دليل مادي قاطع يبرهن على وجود حياة على كواكب أخرى غير الأرض"، وذلك يدعونا كمتخصصين أو حتّى كمواطنين للتأمل المستمر في هذا السؤال العجيب: هل نحن وحدنا في الكون؟
