اخترزیست‌شناسی: تفاوت میان نسخه‌ها

[[File:ADN animation.gif|thumb|left|upright=1.20۱٫۲۰|

شاید [[اسید نوکلئیک‌ها]] تنها [[زیست مولکولی]] در جهان نباشند که توانائی کد کردن فرآیندهای 'زندگی' را داشته باشند. <ref name="AstroDNA">{{cite web|url=http://www.astrobio.net/debate/2168/launching-the-alien-debates |title=Launching the Alien Debates (part 1 of 7) | accessdate=5 May 2014 | date=8 December 2006 |work=Astrobiology Magazine |publisher=NASA }}</ref>]]

در حقیقت اختر زیست‌شناسی حوزه تحقیق مشخصی ندارد، می‌توان گفت آن تلفیقی از چندین حوزه علمی می‌باشد که کاوش [[حیات]] برون زمینی و مطالعه دربارهٔ دیگر سیارات منظومه شمسی و قمرهایشان از منظر زیست‌شناسی، وضعیت حیاتی فضانوردان در شرایط خارج از زمین و نیز پی بردن به اینکه حیات روی زمین از کجا منشامنشأ گرفته است از وظایف اخترزیست‌شناسی است.

توجه ویژه به چیستان پیچیدهُ 'بودن' و یا 'نبودن' گونه‌ئیگونه‌ای از [[زندگی]] در بیرون از کرهُ خاک و اینکه اگر پاسخ مثبت باشد چگونگی و چبود راه‌ها‌ئی‌راه‌هائی که می توانمی‌توان به جستجوی آن پرداخت انگیزهُ وجودی پژوهش‌های اخترزیست‌شناسی است.

تحقیقات انجام شده بر روی [[شدت دوست]]([[اکستروموفیل]])ها، یعنی موجودات زنده‌ای که شرایط سخت مثل دمای بالا و پائین و فشارهای غیر متعارف برای حیات را ترجیح می‌دهند، اطلاعات تکان دهنده‌ای از میزان تنوع این موجودات به ما داده است. این اطلاعات ما را به فکر فرو می‌برد که زندگی تقریباتقریباً در تمامی مکان‌های کره زمین در جریان است.

ترکیب دو علم [[اخترشناسی]] و زیست‌شناسی منجر به پی بردن به این حقیقت شده است که برخی [[میکروب]]ها قطعاقطعاً می‌توانند در محیط کره [[مریخ]] بقا یابند.یابند؛ ولی با این حال هنوز موجود دارای حیاتی روی [[مریخ]] یافت نشده است.

* [[منشامنشأ حیات]] در زمین چیست؟

* آیا حیات قبلاقبلاً در سیارات نابود شده است؟

=== کشف ترکیبات پیچیده‌ای از سیانید در خارج از منظومه خورشیدی ===

در آوریل ۲۰۱۵ (فروردينفروردین ۱۳۹۴) برای نخستین بار در تاریخ دانش [[کیهان‌شناسی]]، دانشمندان موفق به کشف ترکیبات پیچیده‌ای از [[سیانید]] (که برای شکلی از حیات که ما می‌شناسیم ضروری است)، در خارج از [[منظومه شمسی]] شدند. این تحقیقات که در بخشی از کیهان فیزیک [[مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین]] انجام شده است، مشخص کرد که ترکیباتی از سیانید به دور یک ستاره در فاصله ۴۵۰ [[سال نوری]] از زمین در حال چرخش هستند. ترکیبات مذکور که به‌طور خاص [[هیدروژن سیانید]] (HCN)، متیل سیانید (CH3CN) و سیانو استیلن (HC3N) هستند در مدار ستاره‌ای به نام MWC480 یافت شده‌اند. این ترکیبات در غلظت و چینشی کشف شده‌اند که در زمان آغاز حیات در منظومه شمسی در [[ستاره دنباله‌دار|ستاره‌های دنباله‌دار]] اطراف این منظومه وجود داشته‌اند. ستاره‌ای که این ترکیبات در اطراف آن کشف شده، یک ستاره جوان (با سن چند میلیون سال) است که در [[صورت فلکی گاو]] (به انگلیسی: Taurus) قرار دارد. پیش از این نیز ترکیبات پایه‌ای از سیانید در دیگر نقاط [[فضا]] کشف شده بود اما این نخستین بار است که ترکیبات پیچیده‌ای در این سطح در جایی در خارج از منظومه شمسی رویت شد.<ref group="یادداشت">این پژوهش‌ها در بخش کیهان فیزیک مرکز هراوراد-اسمیتسونین در کمبریج ایالت ماساچوست آمریکا انجام شد.</ref><ref>[http://www.entekhab.ir/fa/news/198555 کشف بنیان‌های حیات در خارج از منظومه شمسی] خبرگزاری انتخاب</ref>

نتایج بدست آمده از مطالعات روی کندریت‌هایی با بیش از ۵ درصد کربن این انگیزه را به ما داده است تا فرضیه مواد آلی فرازمینی را به بوته آزمایش بگذاریم. یکی از این کندریت‌ها شهاب سنگی بنام "«[[مارکیسون]]"» (Murchison) است که در سال ۱۹۶۹ در دهکده‌ای به همین نام در استرالیا کشف شد. این شهاب سنگ در حال حاضر مشهورترین سنگ آسمانی در روی زمین است. مارکیسون در همان مطالعات اولیه دانشمندان را در بهت و حیرت فراوان فروبرد، چرا که درون آن بیش از هشتاد نوع اسید آمینه مختلف با میزان بیش از یک قسمت در میلیون (ppm) شناسایی شد. هشت نوع از این مولکول‌ها جزو مولکول‌هایی هستند که اجزای اصلی پروتئین‌ها و آنزیم‌ها موجود در زمین را تشکیل می‌دهند. طی کنکاش لایه‌های یخی قطب جنوب کلکسیونی از قطعات شهاب سنگی یافت شده است که حاوی مولکول‌های قند و بازهای نوکلئیک بوده‌اند. این یافته‌ها نظریه حیات فرازمینی را در اذهان بشدت تقویت کرد. نکته حائز اهمیت تر خرده شهاب‌های یافت شده در قطب جنوب اینست که بسیاری از قطعات با اندازه بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ میکرومتر کندریت‌های ذوب نشده هستند. یعنی توانستند بدون دریافت فشار و شوک حرارتی از جو زمین عبور کنند. دانشمندان احتمال می‌دهند این سنگها زمانی وارد سیاره ما شده‌اند که زمین همچنان فاقد اتمسفر بوده است.

در فوریه ۲۰۰۶ فضاپیمای Stardust متعلق به [[ناسا]] نمونه‌هایی از غبار مربوط به دنباله دارها را از آنسوی مدار ماه به زمین آورد. دانشمندان توانستند به حقایق ارزشمندی از ترکیب این سنگ‌های سرگردان دست یابند. تخمین زده می‌شود طی ۶۰۰ میلیون سال گذشته ۱۰۲۰ گرم کربن از فضا وارد زمین شده است، این مقدار از کل میزان کربن توده زنده کره زمین بیشتر است. اکنون ما می‌دانیم منبع اصلی مواد آلی که امروزه در پیکره جانداران وجود دارد نه بطن کره زمین بلکه فضای ماورای اتمسفر آن می‌باشد. اما سوالیسؤالی که پدید می‌آید اینست که اگر شهاب سنگها می‌توانند این همه مولکول آلی را وارد زمین کنند، چرا نتوانند خود موجودات زنده را به زمین آورند. البته بایستی خاطر نشان کرد اکثر اجرام فضایی تا هنگام ورود به زمین شرایط بسیار رنج آوری را تجربه می‌کنند. پی بردن به اینکه موجودات دارای حیات چگونه می‌توانند در این شرایط دشوار زنده بمانند اولین گام برای بحث در مورد انتقال بین سیاره‌ای ارگانیسم هاست. شرایط زندگی در فضا و کرات دیگر به مراتب دشوارتر از هر زیستگاه بحرانی است که در روی زمین می‌توان سراغ داشت. ازاینرو باید آزمایش‌ها مداومی برای سنجیدن میزان انعطاف و تحمل پذیری اشکال حیاتی زمین در محیط‌های مشابه سایر سیارات انجام گیرد تا به یک روشنگری کلی در مورد میزان قابلیت بقا در شرایط فرازمینی دست پیدا کنیم. راه دیگر انتقال حیات از سیارات مادری به سایر مکان‌های فضایی موجودات هوشمندی هستند که از فن آوری‌های پیشرفته مسافرت‌های بین سیاره‌ای برخوردارند، چیزی که ما آنرا سفینه‌های سرنشین دار می‌نامیم. تقریباً تمام زیستگاه‌های کره زمین با موجودات زنده اشغال شده‌اند. شاید در میان این موجودات انواعی باشند که قادرند برای یافتن هدف غائی خود و شکوفایی بیشتر راه فضا و دنیاهای دیگر را در پیش گیرند.

فرضیه‌ای تحت عنوان [[پان اسپرمیا]] ادعا می‌کند بذرهای [[حیات]] برای اولین بار از [[فضا]] و دیگر سیارات توسط شهاب سنگها به زمین آورده شده است. یکی دیگر از وظایف اخترزیست‌شناسی بررسی این موضوع می‌باشد. ایده امکان تشکیل [[حیات]] در روی زمین بواسطه ورود مولکول‌های آلی از آنسوی فضا بسیار جالب توجه است. تجزیه و تحلیل قطعات بدست آمده از شهاب سنگ‌های کربن دار این نظر را اثبات می‌کند که برخی مولکول‌های عالی نظیر [[آمینو اسید]]ها در محیط خارج از کره زمین تشکیل شده‌اند. طبق مشاهدات نجومی این مولکول‌های آلی بسیار پیش تر از آنکه منظومه شمسی شروع به تشکیل کند درون اجرام فضایی کوچکتر مثل [[سیارک]]ها و [[دنباله دار]]ها بوجود آمده‌اند. با وجود دمای بالای سیارات در ادوار شکل گیری آنها مولکول‌های اساسی حیات نمی‌توانستند تشکیل شوند یا از شرایط دشوار حاکم برآن جان سالم بدر برند.برند؛ بنابراین این مولکول‌های مهم یا بعدها در اتمسفر سرد شده آنها متولد شده‌اند یا توسط سیارکها، شهاب سنگها و غبار بین سیاره‌ای وارد زمین گشته‌اند.

برای کاوش درون منظومه شمسی می‌توان فضاپیماهایی مجهز به دستگاه‌های پردازشگر که قابلیت اندازه‌گیری و آزمایش در سیاره مقصد را دارند راهی فضا کرد. گزینه دیگر سنجش از دور است، مثلاً نقشه بردارینقشه‌برداری از توزیع گاز متان در اتمسفر مریخ که بوسیله سفینه‌های مدارگرد انجام می‌گیرد. این شیوه به ما امکان می‌دهد فقط بیوسفر فعال سطح سیاره هدف را با استفاده از سنجش گازها مطالعه کنیم. در مقابل رهیافت سنجش در محل (In Situ) امکان بررسی بیوسیگناتورهایی نظیر مولکول‌های خاص یا ایزوتوپ عناصر سازنده مولکول‌ها که لزوماً متعلق به سیستم‌های در حال حیات نیستند را نیز فراهم می‌کند و نیز از آنجایی که تشخیص یک [[بیومارکر]] به تنهایی نمی‌تواند دلیلی برای حضور حیات در حال یا گذشته سیاره‌ای باشد، بایستی مجموعه‌ای از این بیومارکرها بطور همزمان بررسی گردند. البته دانشمندان بر سر اینکه باید دنبال مواد آلی تشکیل دهنده حیات زمینی یا حداقل چیزی شبیه به آن باشیم یا نه، هنوز به توافق چندانی نرسیده‌اند. بسیاری از آنان اعتقاد دارند حیات سیارات دیگر الزامی برای شباهت داشتن به الگوهای آشنای زمینی ندارند و باید از این قید و بند رها شد. برخی دیگر معتقدند در حال حاضر ناچاریم تحقیقات خود را بر روی جستجوی سیارات و حیات زمین مانند متمرکز کنیم.

- ماورای منظومه شمسی: به خاطر فاصله زیاد زمین تا مرز منظومه شمسی در حال حاضر نمی‌توان از گزینه ارسال سفینه برای بررسی وضعیت آنسوی منظومه شمسی استفاده کرد.کرد؛ بنابراین ناچاریم به اطلاعات بدست آمده از مشاهدات از راه دور بسنده کنیم. تا کنون بیش از ۲۰۰ سیاره خارج منظومه شمسی شناسایی شده است ولی اغلب آنها متفاوت از ان چیزی هستند که بتوان انتظار حضور حیات در آنها را داشت. ماموریتمأموریت فضایی "«داروین"» نام پروژه‌ای است که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) با هدف تحقیق دربارهٔ اتمسفر سیارات خارج منظومه شمسی مثل میزان گاز ازن و پراکسی راه‌اندازی شده است. وظیفه اصلی داروین جستجوی منابع بزرگ اکسیژن مولکولی، ازن، آب، دی اکسید کربن و متان در این سیارات است. به نظر می‌رسد این پروژه با چالش‌های جدی مواجه خواهد شد. می‌دانیم درخشش یک ستاره بسیار بیشتر از درخشش سیاره اش است. این مطالعات می‌تواند با بکار گیری ابزار آلات حساس طیف‌سنجی که بتواند نور منحرف شده توسط سیاره دور را طوری آنالیز کند تا به ترکیب گازهای تشکیل دهنده اتمسفر پی ببرد به نتایج قابل قبولی نایل گردد. نکته کلیدی در اینجا اینست که این گازها در صورتی می‌توانند به مقادیر قابل تشخیص برسند که بطور مستمر توسط سیستم‌های زیستی باز تولید شوند. هر مخلوط گازی که در اتمسفر سیاره‌ای شروع به گسترش می‌کند نمی‌تواند بوسیله واکنش‌های غیر زنده تولید شوند بلکه حاکی از فعالیت‌های زیستی روی آن سیاره است. اگر گازها توسط این فعالیت‌ها بطور مستمری بازتولید نشوند بصورت معدنی جذب کانی‌های سیاره شده و از غلظت آن کاسته می‌شود

[[زهره]] شبیه‌ترین سیاره به زمین در منظومه شمسی است. این سیاره را خواهر زمین نام نهاده‌اند، دست کم به خاطر اندازه یکسان آن دو. در گذشته‌های دور شرایطی در سطح این سیاره برقرار بوده که شباهت زیادی به محیط امروزی زمین داشته است.است؛ ولی اکنون این سیاره به علت شرایط گلخانه‌ای زیادی که در اتمسفرش دارد وضعیت دشواری برای زندگی پدید آورده. طوری که دیگر گرمای سوزان ۴۶۰ درجه‌ای، باران‌های اسید سولفوریک، طوفان‌های غبار آلود و متراکم وجود هر گونه حیات سطح این سیاره را غیر محتمل می‌سازد.

این سیاره سرخ رنگ هدف اصلی ما برای یافتن حیات فرازمینی و آثار آن در منظومه شمسی است. به یاری دانشمندان و کاوشگران مستقر در مریخ شواهد قانع کننده‌ای بدست آمده مبنی بر اینکه مقادیر قابل توجهی آب بر روی این سیاره در دوران‌های گذشته وجود داشته است.است؛ ولی ما هنوز بطور دقیق نمی دانیم آب چه مدت در سطح این سیاره وجو داشته. یا اینکه احتمال دارد هنوز در زیر لایه‌های سطحی آب مایع در جریان باشد. بر اساس شواهد ریخت‌شناسی در دوران اولیه، مریخ اتمسفر متراکمی داشته است.است؛ ولی به علت اندازه کوچکترش در مقایسه با زمین و گرانش ضعیف تر، بادهای خورشیدی گازهای آن را به فضا پراکنده و فقط جو رقیقی از CO۲ غنی شده برجای مانده است. دوسفینه وایکینگ (Viking) که در سال ۱۹۷۶ روی ماه فرود آمدند مجهز به ابزار شناسایی حیات و طیف‌سنج گازی بودند. این تجهیزات برای تحلیل خاک پیرامون سفینه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند اما در شناسایی مواد آلی دچار مشکل شدند. این یافته‌ها شواهدی از نبود حیات در سطح این سیاره بود.بود؛ ولی با کشف منطقه حاوی حیات در ۱۰۰ متری زیر زمین در معادن طلای آفریقای جنوبی گمانه زنی‌هایی دربارهٔ امکان وجود چنین جایگاه‌های رشد میکروبی در لایه‌های زیرین آغاز شده است.

=== وجود اقیانوس در گذشته مریخ ===

جدیدترین تحقیقات نشان می‌دهد که تغییرات ارتفاع خطوط ساحلی مریخ در اثر جابه‌جایی محور چرخش مریخ است. به این صورت که احتمالااحتمالاً این قطب‌ها بین ۲ تا ۳ میلیارد سال پیش حدود ۳۰۰۰ کیلومتر روی سطح این سیاره جابه‌جا شده‌اند. این جابه‌جایی قطب‌ها موجب شده است که خطوط ساحلی ارتفاعی متغیر داشته باشند.

در دههٔ ۱۹۹۰ نقشه بردارنقشه‌بردار سراسری مریخ متعلق به ناسا سطح مریخ را با دقت ۳۰۰ متر نقشه بردارینقشه‌برداری کرد و متوجه شد که ارتفاع این خطوط ساحلی در نقاط مختلف تا چندین کیلومتر تغییر می‌کند و آن‌ها همانند موجی‌هایی با طول چند هزار کیلومتر هستند. در زمین ارتفاع این خطوط ساحلی تقریباتقریباً ثابت است، به همین دلیل بسیاری از کارشناسان نظریه وجود اقیانوس‌ها در مریخ را رد کردند.

دانشمندان دانشگاه برکلی به تازگی متوجه شده‌اند که تغییرات ارتفاع خطوط ساحلی مریخ در اثر جابه‌جایی محور چرخش مریخ است. به این صورت که احتمالااحتمالاً این قطب‌ها بین ۲ تا ۳ میلیارد سال پیش حدود ۳۰۰۰ کیلومتر روی سطح این سیاره جابه‌جا شده‌اند. این جابه‌جایی قطب‌ها موجب شده است که خطوط ساحلی ارتفاعی متغیر داشته باشند.

وی می‌افزاید:` این مدل تاییدتأیید می‌کند که مریخ در گذشته اقیانوس داشته است`.

مانگا می‌گوید که منبع ناشناختهٔ آب احتمالااحتمالاً سیل بسیار عظیمی در این سیاره به وجود آورده است که گواه آن وجود دره‌های بسیار بزرگ در دشت «تارسیس» مریخ است. سپس یا آب بخار شده یا به لایه‌های زیرین نفوذ کرده است و نزدیکی سطح به صورت یخ زده و در اعماق به صورت مایع وجود دارد.

جو سیارات غول پیکر یعنی مشتری و زحل (و نیز اورانوس) در اصل مرکب از هیدروژن، هلیوم به همراه متان و مقدار کمتری از آمونیاک است. از نظر اخترزیست‌شناسی این سیارات اهمیت چندانی برای ما ندارند چرا که فاقد سطوج جامد هستند.هستند؛ ولی در عوض قمرهای آنان در کانون توجه اخترزیست شناسان قرار دارد.

از زمانی که Gerhard Kuiper در سال ۱۹۴۴ گاز متان را در اتمسفر تایتان مشاهده کرد تصور بر این بوده که این قمر برای زندگی مناسب باشد. چرا که متان یکی از اصلی‌ترین محصول فرایندهای زیستی محسوب می‌شود. تایتان اتمسفر متراکمی از نیتروژن و سرشار از مواد آلی در فاز گازی خود دارد. این قمر لابراتواری طبیعی برای بررسی تشکیل مولکول‌های آلی پیچیده در مقیاس بزرگ در طول دوره‌های طولانی زمین‌شناسی بوده است. با وجود دمای پائین سطح تایتان که بسیار کمتر از دمای زمین می‌باشد آب مایع اصلاً در آن وجود ندارد.ندارد؛ ولی این قمر شرایط نسبتاً متعادل و پایداری را برای تولیدات فرآیندهای حیاتی و فیزیکوشیمیایی که تشکیل دهنده شیمی آلی سیاره‌ای است فراهم می‌سازد. اما هیچ کدامهیچ‌کدام از کاوشگران کاسینی و هایژن (Huygen) اثری از حیات بر روی این قمر پیدا نکرده‌اند. اخیراً قمر دیگری از زحل بنام انکلادوس (Enceladus) توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است. این قمر از هنگامی مورد توجه قرار گرفته است که ناسا از کشف آبفشان‌های عظیمی بر روی این قمر توسط فضاپیمای کاسینی خبر داد. فوران‌های بزرگ مواد یخی در بالای قطب جنوب این قمر کیلومترها امتداد یافته است. عقیده بر این است که جریان‌های حاصل از آبفشان‌ها از منابع انباشته شده زیرین طغیان نموده‌اند و احتمال دارد در زیر آنها آب مایع در جریان باشد. این در حالی است که دمای پوشش یخی در سطح این قمر به ۲۰۰- درجه سانتیگراد می‌رسد.

غول‌های یخی، اورانوس و نپتون به همراه پلوتو و کایپر(Kuiper) از خورشید بسیار دورند. دمای بسیار پائین آنها هیچ شانسی برای وجود آب مایع و حیات باقی نمی‌گذارد.نمی‌گذارد؛ ولی کاوش این سیارات برای افزایس دانسته هایمان از چگونگی تشکیل منظومه‌های سیاره‌ای بسیار حائز اهمیت است.

{{پانویس|1۱|چپ‌چین=بله}}