سیارهٔ فراقابِل‌حیات چیست و آیا تاکنون چنین سیاره‌ای پیدا کرده‌ایم؟

در حالی که به‌دنبال زمین ۲٫۰ می‌گردیم، شاید به‌جای آن به نسخه‌ای ارتقا یافته برسیم؟

از بیش از ۶۰۰۰ سیاره‌ای که تاکنون شناخته شده‌اند، اکثرشان برای حیات کاملاً نامناسب‌اند — حداقل برای انواع حیات شناخته‌شده یا قابل تصور ما. یک اقلیت قابل‌توجه ممکن است بتواند حیات محدودی همچون باکتری‌ها یا قارچ‌های لجن‌زای را میزبانی کند. تعدادی از این سیارات چشم‌اندازهایی دارند که می‌توانند شباهت قابل‌توجهی به زمین داشته باشند، اگرچه در هر یک از این موارد عوامل نامشخصی وجود دارد که می‌تواند تمام این امیدها را از بین ببرد.

با این حال، برخی از دانشمندانی که در جستجوی جهان‌های قابل‌حیات سهیم هستند، رؤیاهای بزرگ‌تری دارند. آن‌ها مفهوم «سیاره‌های فراقابِل‌حیات» را مطرح کرده‌اند؛ سیاره‌هایی که شاید، یا حتی قطعاً، برای حیات مناسب‌تر از زمین باشند. با این‌که می‌دانیم زمین توانایی بالایی در میزبانی حیات دارد، مفهوم فراقابِل‌حیات نیازمند توضیح بیشتری است.

در ابتدا، منظور ما از قابل‌حیات بودن یک سیاره چیست؟

اگرچه امکان وجود حیات به شکلی کاملاً متفاوت از آنچه تاکنون دیده‌ایم نمی‌تواند رد شود، اما هنوز هیچ سناریوی محتملی برای این‌گونه حیات پیشنهادی نشده است. به همین دلیل، جستجوی حیات بر این فرض استوار است که آب مایع ضروری است؛ بنابراین، یک جو کافی و دماهایی در محدوده نسبتاً محدود لازمند. همچنین، انتظار می‌رود که یک هسته سنگی وجود داشته باشد که به‌اندازه‌ای عمیق نباشد که فشار جوی هر گونه پیش‌حیات اولیه را له کند.

پایداری این ویژگی‌ها به‌ویژه حائز اهمیت است. یک تغییر جزئی می‌تواند مفید باشد، اما سیاره‌ای که دماهایش به‌صورت ناگهانی و شدید نوسان می‌کند، به‌احتمال زیاد برای مدت کافی جهت تکامل حیات مناسب نخواهد بود، حتی اگر حیات در ابتدا به‌وجود آید. بنابراین، سیاراتی که در مدارهای ناپایدار می‌چرخند یا به‌ستاره‌های سریعی که به فاز ابرقرمز می‌رسند، رد می‌شوند. همچنین ممکن است سیاراتی مانند اورانوس با انحراف محوری زیاد را کنار بگذاریم، اما در حال حاضر این ویژگی را نمی‌توانیم دقیقاً اندازه‌گیری کنیم.

علاوه بر ویژگی‌های اساسی مذکور، برخی دیگر از ویژگی‌ها نیز مطلوب تلقی می‌شوند.

به‌عنوان مثال، ترکیبی از خشکی و دریا به‌نظر مناسب‌تر از سیاره‌ای است که تنها یکی از این دو را داشته باشد. معمولاً استدلال می‌شود که یک ماه بزرگ مانند ماه ما می‌تواند به چشم‌اندازهای حیات، یا حداقل به یک تمدن پیشرفته، در راه‌های مختلف کمک کند. فضای گسترده نیز مفید است. بسیاری از سیاراتی که معیارهای فوق را برآورده می‌کنند، انتظار می‌رود که قفل جزر و مدی باشند. ممکن است ناحیه‌ای با شرایط معتدل داشته باشند، اما این ناحیه به‌صورت یک نوار نازک خواهد بود که آن‌ها را به انتهای فهرست می‌برد.

چگونه یک سیاره می‌تواند حیات‌پذیری بیشتری نسبت به زمین داشته باشد؟

هنگامی‌که مستندی درباره فراوانی شگفت‌انگیز مکان‌های بیولوژیکی‌غنی زمین—مانند جنگل‌بارانی گرمسیری، صخره مرجانی یا برافرازهای وسیع غنی از مواد مغذی—تماشای می‌کنیم، تصور اینکه جایی می‌تواند از زمین حیات‌پذیری بیشتری داشته باشد دشوار به‌نظر می‌رسد. مطمئناً، اگر زمین در ابتدا برای حیات کامل نبوده باشد، موجودات آن را به‌طرز دلخواه خود شکل داده‌اند، نه‌؟

با این وجود، در سال ۲۰۱۴ دکتر رنه هلر از دانشگاه مک‌مستر و دکتر جان آرمسترانگ از دانشگاه وِبر استیت اشاره کردند که اگرچه زمین ممکن است برای فرم‌های حیات موجود در اینجا ایده‌آل باشد، اما در این کیهان عظیم احتمال وجود سیاراتی وجود دارد که حیات بیشتری داشته باشند. چه از نظر تعداد گونه‌ها باشد و چه از نظر جرم ترکیبی موجودات زنده، این سیارات می‌توانند بیش از زمین باشند و شایستگی لقب «فراقابِل‌حیات» را که هلر و آرمسترانگ اختراع کردند، داشته باشند؛ حتی اگر برای ما به‌طور کامل مناسب نباشند.

زمین در بسیاری از معیارها سهل‌الانتخاب نیست، اما هلر و آرمسترانگ معتقدند هنوز جا برای بهبود وجود دارد. برای مثال، آن‌ها اشاره کردند که ستارگان نارنجی‌رنگ، کمی خنک‌تر و کم‌جرم‌تر از خورشید ما، مدت زمان طولانی‌تری پایداری می‌کنند و درنتیجه ممکن است برای حیات بسیار فراوان مناسب‌تر باشند.

برخلاف ستارگان کوتوله‌قرمز نوع M، این ستارگان عمدتاً از نوع K، همچنان به‌انداز کافی گرم می‌باشند به‌طوری که سیارات در فاصله‌های مداری می‌گردند که مواجهه آن‌ها با فلاش‌های مخرب یا خطر قفل جزر و مدی کاهش یابد. انتشار کمتر اشعه فرابنفش از سوی ستارگان نارنجی نیز وابستگی سیارات به لایه اوزون آسیب‌پذیر را کاهش می‌دهد. یک پژوهش دکتری که سال گذشته تکمیل شد، بررسی کرد آیا ستارگان نوع K واقعاً احتمال داشتن سیارات فراقابِل‌حیات را دارند یا خیر.

یکی از ویژگی‌های جنجالی‌تر در مفهوم فراقابِل‌حیات، داشتن جرمی بزرگ‌تر از زمین و بنابراین بزرگ‌تر بودن است. تصور کنید که اگر شعاع زمین ۴۰ درصد بزرگ‌تر باشد، مساحت سطح آن دو برابر می‌شود و می‌تواند میزبان حیات بیشتری باشد. معایب این نکته این است که سیاره‌ای بزرگ‌تر گرانش بیشتری دارد و پرواز برای موجودات سخت‌تر می‌شود. با در نظر گرفتن تأثیر احتمالی جرم بیشتر بر تکانه‌شناسی صفحه‌ای، هلر و آرمسترانگ پیشنهاد کردند که شعاع ایده‌آل یک سیاره حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد بزرگ‌تر از شعاع زمین باشد.

آیا تاکنون سیاره‌ای فراقابِل‌حیات پیدا کرده‌ایم؟

پاسخ کوتاه این است که ما هنوز نمی‌دانیم. دانش ما دربارهٔ سیاراتی که تاکنون کشف کرده‌ایم، همواره تحت محدودیت‌های فناوری موجود و گاهی نیز به‌دلیل مشاهدات کوتاه‌مدت قرار گیرد.

در سال ۲۰۲۰، ستاره‌شناسان فهرستی شامل ۲۴ سیارهٔ «احتمالاً» فراقابِل‌حیات بر پایهٔ دانش موجود در آن زمان شناسایی کردند. فهرست سیاراتی که به‌دنبال ستاره‌های دیگر می‌چرخند، از آن زمان یک‌سوم افزایش یافته است، بنابراین فهرستی مشابه که امروز تهیه شود، طولانی‌تر خواهد بود.

با این حال، نکته مهم این است که در آن زمان، ۲۲ مورد از ۲۴ سیارهٔ موجود در فهرست حتی به‌عنوان سیارهٔ تأییدشده شناخته نشده بودند. ستاره‌شناسان منتظر دریافت داده‌های بیشتر بودند تا ببینند آیا کاهش نور ستاره به‌دلیل عبور یک سیاره است یا لکه‌های خورشیدی بزرگ‌نما. از آن زمان، احتمالاً برخی از نامزدها تأیید شده‌اند، اما اگر فهرست به‌روزشده‌ای منتشر شده باشد، ما نتوانستیم آن را پیدا کنیم، هرچند بسیاری از مقالات به این پژوهش ارجاع داده‌اند.

به‌عنوان مثال، یک مطالعه در سال جاری به بررسی چشم‌اندازهای استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای بررسی برخی از سیارات احتمالا فراقابِل‌حیات، از جمله برخی موارد موجود در آن فهرست، پرداخت.

حتی برای آن سیاراتی که واقعی شناخته شوند، بسیاری از عدم قطعیت‌ها ممکن است آن‌ها را به‌مراتب غیرقابل حیات یا به‌نحوی حداقل قابل زندگی نشان دهند. به‌عنوان مثال، برخی ممکن است در سامانه‌های ستاره‌ای خود، همراه با سیارات غولی باشند که مدارهای پرنوشتی‌تری نسبت به مشتری و زحل نرم ما دارند.

اکثریت این سیارات به‌دلیل مدارهای خود به‌گردی ستارگان که پیرتر و خنک‌تر از خورشید هستند و همچنین به‌دلیل بزرگ‌تر بودنشان، در این فهرست جای گرفتند. با این حال، این مزیت‌ها چندانی اهمیت ندارند اگر دماها نامناسب باشند؛ و برخی از این سیارات احتمالاً به‌صورت خطرناک گرم هستند، به‌ویژه اگر جوی آن‌ها مشابه زمینی باشد.

یاد کردن کمی گرما اضافی شاید مفید باشد (مسئلهٔ ما سرعت گرم شدن عمومی است، نه جهت آن)، اما اگر افزودن ۳۰ درجهٔ سلسیوس بیش از حد باشد — که به‌نظر محتمل می‌آید — یک‌سوم از این فهرست فقط به‌دلیل این معیار ناکام می‌شود.

علاوه بر این، بسیاری از این نامزدها (در صورت واقعی بودن) احتمالاً شعاعی نزدیک به دو برابر شعاع زمین دارند. اگر واقعاً نقطهٔ بهینهٔ اندازهٔ سیاره کمی بزرگ‌تر از زمین باشد، این سیارات ممکن است از مزیت بیش از حد برخوردار شوند.

در حال حاضر، بهترین آنچه می‌توان گفت این است که ما چندین سیاره‌ای شناسایی کرده‌ایم که ممکن است فراقابِل‌حیات باشند؛ اما تنها تعداد کمی از آن‌ها به‌طور قطعی وجود دارند و هیچ‌کدام به‌طور یقینی فراقابِل‌حیات نیستند.

همهٔ مقالات «توضیحی» توسط بررسی‌کنندگان صحت تأیید شده‌اند تا در زمان انتشار درست باشند. متن، تصاویر و پیوندها ممکن است در تاریخ‌های آینده برای به‌روز نگه داشتن اطلاعات، ویرایش، حذف یا افزودن شوند.