كيف يمكن لعلماء الفلك العثور على حياة خارج كوكب الأرض؟ في الحياة اليومية ، ليس لدينا عادةً أي مشكلة في إخبارنا بأن الكلب أو شجيرة الورد شيء حي والصخرة ليست كذلك. في المشهد المناخي لفيلم "Europa Report" ، يمكننا أن نقول بلمحة أن المخلوق متعدد المخالب الذي اكتشف السباحة في محيط قمر المشتري يوروبا على قيد الحياة ومعقد وربما ذكي للغاية.
ولكن ما لم يسبح شيء ما ، أو يمشي ، أو يزحف ، أو ينزلق أمام كاميرات مركبة فضائية تشاهد ، فإن علماء الفلك يواجهون مهمة أكثر صعوبة. إنهم بحاجة إلى ابتكار اختبارات تسمح لهم بالاستدلال على وجود حياة ميكروبية غريبة من بيانات المركبات الفضائية. يجب أن يكونوا قادرين على التعرف على الآثار الأحفورية للحياة الغريبة الماضية. يجب أن يكونوا قادرين على تحديد ما إذا كانت أجواء الكواكب البعيدة التي تدور حول النجوم الأخرى تحتوي على آثار تروي لأشكال الحياة غير المألوفة. إنهم بحاجة إلى طرق لاستنتاج وجود الحياة من معرفة خصائصها. تعريف الحياة سيخبرهم ما هي تلك الخصائص ، وكيف تبحث عنها. هذا هو الجزء الأول من سلسلة من جزأين يستكشف كيف يؤثر مفهومنا للحياة على البحث عن الحياة خارج كوكب الأرض.
ما الذي يميز الكائنات الحية؟ لقرون ، سعى الفلاسفة والعلماء للحصول على إجابة. كرس الفيلسوف أرسطو (384-322 قبل الميلاد) الكثير من الجهد لتشريح الحيوانات ودراسة الكائنات الحية. افترض أن لديهم قدرات خاصة مميزة تميزهم عن الأشياء التي ليست على قيد الحياة. مستوحى من الاختراعات الميكانيكية في عصره ، اعتقد فيلسوف عصر النهضة رينيه ديكارت (1596-1650) أن الكائنات الحية كانت مثل آلات العمل ، وقدراتها الخاصة المستمدة من طريقة تنظيم أجزائها.
في عام 1944 ، كتب الفيزيائي إروين شرودنغر (1887-1961) ما هي الحياة؟؟؟ في ذلك ، اقترح أن الظواهر الأساسية للحياة ، بما في ذلك حتى كيف ينقل الآباء صفاتهم إلى نسلهم ، يمكن فهمها من خلال دراسة فيزياء وكيمياء الكائنات الحية. كان كتاب شرودنغر مصدر إلهام لعلم الأحياء الجزيئية.
تتكون الكائنات الحية من جزيئات معقدة كبيرة ذات العمود الفقري لذرات الكربون المرتبطة. كان علماء الأحياء الجزيئية قادرين على تفسير العديد من وظائف الحياة من حيث هذه الجزيئات العضوية والتفاعلات الكيميائية التي تخضع لها عند إذابتها في الماء السائل. في عام 1955 ، اكتشف جيمس واتسون وفرانسيس كريك بنية الحمض النووي الريبي (DNA) وأظهروا كيف يمكن أن يكون مخزنًا للمعلومات الوراثية التي تنتقل من الوالد إلى النسل.
في حين أن كل هذا البحث والتنظير زاد من فهمنا للحياة بشكل كبير ، إلا أنه لم ينتج عنه تعريف مرضٍ للحياة ؛ تعريف يسمح لنا بالتمييز الموثوق للأشياء التي هي على قيد الحياة عن الأشياء التي ليست كذلك. في عام 2012 ، جادل الفيلسوف إدوارد مهاري بأن التوصل إلى تعريف واحد للحياة كان مستحيلًا ولا معنى له. يحصل علماء الأحياء الفلكية على أفضل ما يمكنهم مع تعريفات جزئية ، ولها استثناءات. إن بحثهم مشروط بمعرفتنا بالسمات المحددة للحياة على الأرض ؛ الحياة الوحيدة التي نعرفها حاليًا.
هنا على الأرض ، الكائنات الحية مميزة في تركيبها الكيميائي. إلى جانب الكربون ، فإن عناصر الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت مهمة بشكل خاص للجزيئات العضوية الكبيرة التي تشكل الحياة الأرضية. الماء هو مذيب ضروري. نظرًا لأننا لا نعرف على وجه اليقين ما قد يكون ممكنًا أيضًا ، يفترض البحث عن الحياة خارج كوكب الأرض عادةً أن تركيبه الكيميائي سيكون مشابهًا لتكوين الحياة على الأرض.
بالاستفادة من هذا الافتراض ، يولي علماء الفلك أولوية عالية للبحث عن الماء في الأجرام السماوية الأخرى. أثبتت أدلة المركبات الفضائية أن المريخ كان ذات مرة أجسام من الماء السائل على سطحه. تحديد تاريخ هذه المياه ومداها هو الهدف الرئيسي لاستكشاف المريخ. علماء الأحياء الفلكية متحمسون من خلال أدلة على وجود محيطات تحت سطح الماء على قمر المشتري يوروبا ، قمر زحل إنسيلادوس ، وربما على أقمار أخرى أو كواكب قزمة. ولكن في حين أن وجود الماء السائل ينطوي على ظروف مناسبة للحياة الشبيهة بالأرض ، فإنه لا يثبت وجود مثل هذه الحياة أو وجودها على الإطلاق.
المواد الكيميائية العضوية ضرورية للحياة الشبيهة بالأرض ، ولكن بالنسبة للمياه ، فإن وجودها لا يثبت وجود الحياة ، لأن المواد العضوية يمكن أن تتكون أيضًا من العمليات غير البيولوجية. في عام 1976 ، كان هبوطا الفايكنج التابعان لناسا أول مركبة فضائية تقوم بهبوط ناجح بالكامل على سطح المريخ. حملوا أداة ؛ يسمى مطياف الكتلة اللوني للغاز ، والذي اختبر التربة بحثًا عن الجزيئات العضوية.
حتى بدون حياة ، توقع العلماء العثور على بعض المواد العضوية في تربة المريخ. تم العثور على المواد العضوية التي تتكون من العمليات غير البيولوجية في النيازك الكربونية ، وبعض هذه النيازك كان يجب أن تسقط على المريخ. فوجئوا بعدم العثور على أي شيء على الإطلاق. في ذلك الوقت ، كان الفشل في العثور على جزيئات عضوية بمثابة ضربة كبيرة لإمكانية الحياة على المريخ.
في عام 2008 ، اكتشفت مركبة Landing التابعة لوكالة ناسا تفسيرًا لسبب عدم اكتشاف فايكنغ للجزيئات العضوية. إذا وجد أن تربة المريخ تحتوي على البركلورات. تحتوي البركلورات ، التي تحتوي على الأكسجين والكلور ، على عوامل مؤكسدة يمكنها تكسير المواد العضوية. في حين أن البركلورات والجزيئات العضوية يمكن أن تتعايش في تربة المريخ ، فقد قرر العلماء أن تسخين التربة لتحليل الفايكنج قد يتسبب في تدمير البركلورات لأي مادة عضوية تحتوي عليها. قد تحتوي التربة المريخية على مواد عضوية ، بعد كل شيء.
في مؤتمر صحفي في ديسمبر 2014 ، أعلنت وكالة ناسا أن أداة محمولة على متن مركبة Curiosity Mars نجحت في اكتشاف جزيئات عضوية بسيطة على سطح المريخ لأول مرة. يعتقد الباحثون أنه من الممكن أن تكون الجزيئات المكتشفة عبارة عن منتجات تكسير الجزيئات العضوية الأكثر تعقيدًا التي تم تفكيكها بواسطة البركلورات أثناء عملية التحليل.
وقد وجهت التركيبة الكيميائية للحياة الأرضية أيضًا البحث عن آثار الحياة في النيازك المريخية. في عام 1996 ، أبلغ فريق من المحققين بقيادة ديفيد ماكاي من مركز جونسون للفضاء في هيوستن عن أدلة على أن نيزكًا من المريخ عثر عليه في آلان هيلز في القارة القطبية الجنوبية في عام 1984 يحتوي على أدلة كيميائية وفيزيائية على حياة المريخ الماضية.
ومنذ ذلك الحين كانت هناك ادعاءات مماثلة حول النيازك المريخية الأخرى. ولكن ، تم اقتراح تفسيرات غير بيولوجية للعديد من النتائج ، وظل الموضوع بأكمله متورطًا في الجدل. لم تقدم النيازك حتى الآن نوع الأدلة اللازمة لإثبات وجود حياة خارج كوكب الأرض دون شك معقول.
بعد أرسطو ، يفضل معظم العلماء تعريف الحياة من حيث قدراتها بدلاً من تكوينها. في الدفعة الثانية ، سنستكشف كيف أثر فهمنا لقدرات الحياة على البحث عن حياة خارج كوكب الأرض.
المراجع ومزيد من القراءة:
ن أتكينسون (2009) البركلورات والمياه تجعل البيئة الصالحة للسكن على كوكب المريخ ، مجلة الفضاء.
بينر (2010) ، تحديد الحياة ، علم الأحياء الفلكية, 10(10):1021-1030.
E. Machery (2012) ، لماذا توقفت عن القلق بشأن تعريف الحياة ... ولماذا يجب عليك أيضًا ، التجميعي, 185:145-164.
جيه ميكس (2015) ، الدفاع عن تعريفات الحياة ، علم الأحياء الفلكية، 15 (1) منشورة على الإنترنت قبل النشر.
T. Reyes (2014) Curiosity Rover من وكالة ناسا تكتشف الميثان ، العضوية على المريخ ، مجلة الفضاء.
S. Tirard ، M. Morange ، و A. Lazcano ، (2010) ، تعريف الحياة: تاريخ موجز لمسعى علمي بعيد المنال ، علم الأحياء الفلكية, 10(10):1003-1009.
هل وجد مالكو مركبات فايكنغ مارس اللبنات الأساسية للحياة؟ قطعة مفقودة تلهم نظرة جديدة على اللغز. مجلة ساينس ديلي المميزة للبحوث 5 سبتمبر 2010
وجدت وكالة ناسا روفر كيمياء عضوية نشطة وقديمة على كوكب المريخ ، مختبر الدفع النفاث ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، أخبار ، 16 ديسمبر 2014.
يوروبا: مكونات الحياة ؟، الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء.
