هل توجد حياة خارج الأرض: تحليل للأفكار الشائعة الخاطئة

سؤال الحياة خارج كوكب الأرض قد تجاوز منذ زمن بعيد حدود الخيال العلمي. اليوم، هو موضوع لملاحظات فلكية صارمة، وعلوم الكواكب، والكيمياء الحيوية، وحسابات هندسية. خلال العقود الثلاثة الماضية، تم اكتشاف آلاف الكواكب الخارجية، وتم توضيح البيانات حول ماضي المريخ، وتم استكشاف غلاف تيتان الجوي، وتناقش الوكالات الفضائية الجداول الزمنية الحقيقية للبعثات المأهولة. ومع ذلك، في العرض الشعبي، غالبًا ما يتم تبسيط هذه المواضيع: تصبح القابلية للسكن المحتملة "حياة شبه جاهزة"، وتتحول المشاريع التقنية إلى استعمار وشيك، وتصبح بعض الفرضيات العلمية توقعات مؤكدة.

في النص الأصلي للفيديو حول الحياة على كواكب أخرى، تعكس بالضبط هذه التصورات الشعبية. أدناه سأقوم بتحليل النقاط الرئيسية في شكل أساطير تحتاج إلى توضيح والتحقق.

في النص، تم تقديم TRAPPIST-1 كـ "هدف مثالي" للبحث عن الحياة، وتمت الإشارة إلى أن الكواكب الثلاثة في النظام هي الأكثر ملاءمة بفضل موقعها في المنطقة القابلة للسكن. هذا صحيح جزئيًا فقط.

يتكون نظام TRAPPIST-1 بالفعل من سبعة كواكب بحجم الأرض، ثلاثة منها تقع في ما يسمى المنطقة القابلة للسكن - المنطقة التي يمكن أن توجد فيها المياه في الحالة السائلة تحت ظروف معينة. ومع ذلك، فإن الموقع في هذه المنطقة وحده لا يضمن صلاحية الحياة.

النجم TRAPPIST-1 هو قزم أحمر فائق البرودة. تميل هذه النجوم إلى الانفجارات القوية والانبعاثات الإشعاعية. بالنسبة للكواكب القريبة من النجم، يعني ذلك تعرضها لحمولة إشعاعية عالية وفقدان محتمل للغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك، بسبب قرب المدارات، هناك احتمال كبير للتزامن المدّي - عندما تكون جهة واحدة من الكوكب دائمًا موجهة نحو النجم. وهذا يخلق تباينًا حراريًا شديدًا بين الجانبين النهاري والليلي.

المنطقة القابلة للسكن هي شرط هندسي، وليست استنتاجًا بيولوجيًا. للحديث عن الحياة المحتملة، هناك حاجة إلى بيانات حول تكوين الغلاف الجوي، والضغط، والمجال المغناطيسي، واستقرار المناخ. حتى الآن، لا توجد مثل هذه البيانات، لذا تبقى TRAPPIST-1 كائنًا علميًا مثيرًا للاهتمام، ولكن ليس "عالمًا شبه قابل للسكن".

تيتان - أكبر قمر لكوكب زحل - فريد من نوعه حقًا. لديه غلاف جوي كثيف، وبحار على السطح، وكيمياء عضوية معقدة. ومع ذلك، فإن الفكرة القائلة بأن الحياة يمكن أن توجد "بشكل مريح" في الهيدروكربونات تتطلب الحذر.

درجة الحرارة على سطح تيتان حوالي -179 درجة مئوية. الميثان والإيثان موجودان هناك بالفعل في الحالة السائلة، لكن الكيمياء الحيوية القائمة على مثل هذه المذيبات تبقى نظرية بحتة. الماء على تيتان موجود بشكل جليد، الذي عند هذه الدرجات من الحرارة يكون قوته مشابهة لصخور الجبال.

هناك دراسات مختبرية مثيرة حول الهيكل الغشائي المحتمل للخلايا في الميثان السائل، ومع ذلك لم يتم اكتشاف أي علامة حيوية أو دليل مباشر على الحياة. علاوة على ذلك، فإن تعقيد عمليات التبادل عند هذه الدرجات المنخفضة من الحرارة يثير شكوكًا جدية حول إمكانية وجود بيولوجيا نشطة.

تيتان هو هدف واعد لدراسة العمليات ما قبل البيولوجية. لكن من السابق لأوانه القول إنه عالم "بديل للحياة" محتمل.

المريخ بالفعل يبقى المرشح الرئيسي لاكتشاف آثار الحياة الميكروبية القديمة. تؤكد البيانات الجيولوجية وجود أنهار وبحيرات، وربما بحار مؤقتة في التاريخ المبكر للكوكب - منذ أكثر من 3 مليارات سنة.

اكتشفت الروفرات صخور رسوبية، معادن تتشكل في الماء، وجزيئات عضوية. ومع ذلك، فإن العضوية لا تعني الحياة. يمكن أن تتشكل بطرق غير حيوية. حتى الآن، لم يتم العثور على أي علامة حيوية واضحة - مثل النسب النظيرية المحددة أو الهياكل الدقيقة التي لا يمكن تفسيرها بعمليات غير حيوية.

المريخ الحديث غير مضياف للغاية: غلاف جوي رقيق، إشعاع فوق بنفسجي مرتفع، متوسط درجة حرارة حوالي -60 درجة مئوية، وعدم وجود حقل مغناطيسي عالمي. إذا كانت الحياة موجودة هناك، فمن المفترض أنها في الطبقات تحت السطحية.

المريخ هو مرشح مدعوم علمياً للبحث عن الحياة القديمة. لكن لا يمكن القول بوجود احتمال عالٍ لاكتشافها حتى الآن.

في النص يُدعى أن سفينة Crew Dragon يمكن استخدامها للرحلة إلى المريخ. هذا غير صحيح من الناحية الفنية.

تم تصميم Crew Dragon بواسطة شركة SpaceX لنقل الطواقم إلى مدار أرضي منخفض وإلى محطة الفضاء الدولية. إنها ليست مصممة للرحلات بين الكواكب، ولا تحتوي على أنظمة مستقلة للحياة لمدة أشهر، وليست مصممة للحماية من الإشعاع الفضائي خارج مجال الأرض المغناطيسي.

تتطلب مشاريع الرحلات بين الكواكب نوعًا مختلفًا تمامًا من التقنية - صواريخ ثقيلة، وسفن فضائية بين الكواكب مع حماية من الإشعاع، وأنظمة مغلقة للحياة وموارد طاقة هائلة.

نعم، مع التكنولوجيا الحديثة، من الممكن نظريًا إرسال البشر إلى المريخ في غضون 6-8 أشهر. لكن المشكلة الرئيسية التي لم تُحل بعد هي الحماية من الإشعاع في ظروف الرحلة الطويلة. هذه ليست مسألة رغبة، بل تتعلق بالسلامة الهندسية والبيولوجية الطبية.

في النص يتم التأكيد بشكل عادل على دور الماء كعامل رئيسي في قابلية السكن. ومع ذلك، فإن الصيغة الشائعة "حيث يوجد الماء - هناك يمكن أن تكون الحياة" تبسط الوضع بشكل مفرط.

الماء السائل هو شرط ضروري، لكنه ليس كافياً. بالإضافة إليه، هناك حاجة إلى مصدر طاقة مستقر، وعناصر كيميائية في شكل متاح حيوياً، واستقرار طويل الأمد للبيئة، وحماية من العوامل المدمرة - الإشعاع، تبخر الغلاف الجوي، والتغيرات المناخية الكارثية.

حتى على الأرض، توجد بيئات تحتوي على ماء سائل، لكنها فقيرة للغاية من حيث التنوع البيولوجي بسبب نقص الطاقة أو التدرجات الكيميائية اللازمة. إذا تم نقل ذلك إلى عوالم أخرى، فإن الوجود القصير للماء - على سبيل المثال، تدفقات ذوبان عابرة على المريخ القديم - لا يعني بعد أن الظروف استمرت لفترة كافية لظهور الحياة وتطورها.

في علم الأحياء الفلكية، يتم مناقشة ليس فقط "وجود الماء"، ولكن أيضًا الدورات الجيوكيميائية المستدامة - الكربونية، والنيتروجينية، والكبريتية - التي يجب أن تعمل على مدى ملايين السنين. بدون ذلك، حتى الكوكب المثالي الموقع يمكن أن يبقى معقماً.

على مدار العقود الأخيرة، تم اكتشاف أكثر من 5000 كوكب خارجي مؤكد. في الوعي الشعبي، غالبًا ما يتحول هذا إلى استنتاج: إذا كان هناك الكثير من الكواكب، يجب أن تكون الحياة موجودة في كل مكان.

ومع ذلك، نواجه ما يسمى بمتناقضة فيرمي - إذا كانت الحياة الذكية منتشرة، فلماذا لا نرى آثارها؟ إن غياب الإشارات المرصودة لا يثبت عدم وجود الحياة، ولكنه يُظهر أن الانتقال من كوكب إلى حيوية حيوية ومن ثم إلى حضارة تكنولوجية قد يكون نادرًا للغاية.

هناك "اختناقات" محتملة - مراحل يصعب تجاوزها. على سبيل المثال، ظهور الجزيئات القابلة للتكاثر، الانتقال إلى التنظيم الخلوي، نشوء التمثيل الضوئي الأكسجيني أو تطوير التعقيد متعدد الخلايا. على الأرض، استغرق كل من هذه المراحل مئات الملايين أو حتى مليارات السنين.

إحصائيات الكواكب في حد ذاتها لا تقول شيئًا عن احتمالية البيوجينيسيس. لدينا عينة من مثال واحد - الأرض. ومن الصعب بناء نماذج احتمالية موثوقة بناءً على إحصائيات واحدة فقط.

تُذكر في النص المواعيد من 2045 إلى 2050 كأهداف للبعثات المأهولة. وغالبًا ما يُعتبر هذا في المجال العام أفقًا واقعيًا.

ومع ذلك، فإن الاستعمار ليس مجرد هبوط طاقم. إنه إنشاء بنية تحتية ذاتية الدعم: إنتاج الأكسجين، والماء، والوقود، وزراعة الطعام، والحماية من الإشعاع، والاستقلال الطبي، والقدرة النفسية على التحمل في العزلة.

تبلغ جاذبية المريخ حوالي 38 في المئة من جاذبية الأرض. نحن لا نعرف كيف سيؤثر البقاء لفترات طويلة في مثل هذه الظروف على الجسم البشري. الحمل الإشعاعي على سطح المريخ أعلى بكثير من الحمل على الأرض. تحتوي الغبار على مركبات سامة من البيركلورات.

المهمة ممكنة. لكن إنشاء مستعمرة دائمة هو مهمة أكثر تعقيدًا تتطلب ليس فقط التكنولوجيا، ولكن أيضًا نموذجًا اقتصاديًا طويل الأمد. حتى الآن، لم يتم عرض مثل هذه الحلول.

حتى في النصوص العلمية الشعبية، يُفترض في كثير من الأحيان أن الحياة خارج الأرض ستبنى وفقًا لنموذج مألوف لدينا - الخلايا، الحمض النووي، كيمياء الكربون.

في الواقع، هذه مجرد فرضية تستند إلى المثال المعروف الوحيد - الغلاف الحيوي الأرضي. الكربون مريح بفضل مرونته الكيميائية، والماء - بفضل خصائصه المذيبة. لكن من الممكن نظريًا وجود كيميائيات حيوية بديلة تعتمد على مذيبات أخرى أو هياكل بوليمرية.

المشكلة هي أن أدواتنا للبحث عن العلامات الحيوية موجهة تحديدًا نحو نوع الحياة الأرضية. نحن نبحث عن الأكسجين، والميثان بنسب معينة، وجزيئات عضوية من النوع المألوف. إذا كانت الحياة مرتبة بشكل مختلف، فقد لا نتعرف عليها ببساطة.

لذلك، فإن البحث عن الحياة خارج الأرض ليس مجرد مسألة اكتشاف، بل هو أيضًا مسألة تفسير صحيح للإشارات. نحن مقيدون بتجربتنا البيولوجية الخاصة.

في النهاية، تبدو الصورة على النحو التالي. لقد تقدمت الأبحاث العلمية بعيدًا: نحن نعرف عن آلاف الكواكب الخارجية، وندرس غلاف أقمار زحل، ونرسم بدقة مجاري الأنهار القديمة على المريخ. لكن لم تقدم أي من المواقع التي تم النظر فيها حتى الآن أدلة مباشرة على وجود الحياة. وتبقى خطط الاستعمار مشاريع هندسية، وليست واقعًا قريبًا.

حتى اليوم، لدينا مرشحون للبحث عن الحياة وحسابات نظرية للبعثات بين الكواكب. ليس لدينا علم بيولوجي خارج الأرض مؤكد، ولا بنية تحتية جاهزة للانتقال الجماعي.

Gillon M. وآخرون. سبعة كواكب أرضية معتدلة حول النجم القزم الفائق البرودة TRAPPIST-1. Nature، 2017. Luger R.، Barnes R. فقدان المياه الشديد وتراكم الأكسجين غير الحيوي على الكواكب في المناطق القابلة للسكن حول الأقزام M. Astrobiology، 2015. Lunine J. تيتان كمختبر كيميائي ما قبل حيوي. Proceedings of the American Philosophical Society، 2009. Eigenbrode J. وآخرون. المواد العضوية المحفوظة في صخور الطين التي تبلغ من العمر 3 مليارات سنة في فوهة غيل، المريخ. Science، 2018. الأكاديميات الوطنية للعلوم. إشعاع الفضاء وصحة رواد الفضاء: إدارة وتواصل مخاطر السرطان، 2021.