اکسیژن نشانه قطعی زندگی روی سیاره های بیگانه نیست

جو زمین دارای اکسیژن است زیرا گیاهان به طور پیوسته این عنصر را از راه فرایند نورساخت (فتوسنتز) تولید می کنند. این فراوانی ذخیره ی اکسیژن به گونه های زیستی، مانند جانوران امکان پیدایش و رشد می دهد. از همین روست که اکسیژن به عنوان یک نشانه ی اصلی زندگی بر روی سیاره های فراخورشیدی در نظر گرفته شده.

ولی اکنون دو دانشمند ژاپنی به نام های نوریو ناریتا و شیگه یوکی ماسااوکا از بنیاد NINS ژاپن، انگاره ی تازه ای ارایه کرده اند که بر پایه ی آن، سیاره ها می توانند ذخیره های بزرگی از اکسیژن غیرزیستی (abiotic)، یعنی اکسیژنی که توسط جانداران تولید نشده را داشته باشند. این بررسی نمونه ی خوبی از پژوهش های میان-رشته ای است که برای پیشرفت اخترزیست شناسی در جستجوی زندگی روی سیاره های فراخورشیدی، دانسته های زمینه های گوناگون دانش را با هم می آمیزد.

جزییات این پژوهش در شماره ی ۱۰ سپتامبر ۲۰۱۵ ساینتیفیک ریپورتز منتشر شده است.

اکسیژن غیرزیستی می تواند از آب در حضور اکسید تیتانیوم و یک پذیرنده ی الکترون در نور فرابنفش نیز تولید شود. این گزارش نشان می دهد که این واکنش نور-فروکافتی (photocatalytic) می تواند به مقدار کافی اکسیژن غیرزیستی برای سیاره های زیست پذیرِ فراخورشیدی فراهمسازد .

تاکنون باور بر این بوده که اگر یک سیاره اکسیژن داشته باشد، معنایش اینست که گونه هایی از گیاه در آن سیاره در حال تولید اکسیژن از راه نورساخت (فتوسنتز) هستند. بنابراین گمان می رفت که اگر بخواهیم به دنبال نشانه های زندگی روی فراسیاره های زیست پذیر باشیم، تنها کافیست اکسیژن را در جو آن شناسایی کنیم و در واقع وجود اکسیژن در جو، می تواند به عنوان یک زیست‌نشانگر یا بیومارکرِ قطعی پنداشته شود. ولی [واقعیت اینست که] واکنش های شیمیایی غیرزیستی هم می توانند بر همنهش (ترکیب) جو سیاره های فراخورشیدی تاثیر بگذارند.

اکنون این گروه پژوهشی به رهبری دکتر ناریتا نشان داده که اکسیژن غیرزیستی می تواند از آب در حضور اکسید تیتانیوم (تیتانیا) و یک پذیرنده ی الکترون در نور فرابنفش نیز تولید شود (واکنش نور-فروکافتی یا photocatalytic). در واقع، اکسید تیتانیوم به یک کاتالیزور برای تجزیه ی آب توسط نور فرابنفش تبدیل می شود. بر پایه ی گزارش آن ها، از آنجایی که اکسید تیتانیوم روی برخی اجرام و سیاره های سنگی یافته شده، اکسیژن غیرزیستی تولید شده در واکنش نور-فروکافتی اکسید تیتانیوم  را نمی توان نادیده گرفت.

برای یک سیاره که محیطی مانند سامانه ی زمین-خورشید دارد، واکنش نور-فروکافتی پیوسته ی اکسید تیتانیوم روی حدود ۰.۰۵% از سطح سیاره می تواند به تولید مقدار اکسیژنی هم ارز مقدار اکسیژن درون جو زمین بیانجامد. این دانشمندان همچنین میزان تولید اکسیژن ممکن برای سیاره های زیست پذیر پیرامون گونه های دیگری از ستاره ی میزبان با جرم ها و دماهای گوناگون را نیز برآورد کردند. آنان دریافتند که حتی در پایین ترین مورد تولید کارآمدِ یک ستاره ی کم-دما، واکنش نور-فروکافتی اکسید تیتانیوم روی حدود ۳% سطح سیاره هم می تواند این میزان اکسیژن جوی را از راه فرآیندهای غیرزیستی فراهم کند. به بیان دیگر، این امکان هست که یک سیاره ی فراخورشیدی زیست پذیر حتی بدونِ داشتن جاندارانی که فرایند نورساخت (فتوسنتز) را انجام دهند هم بتواند دارای جَوی با اکسیژنی هم اندازه ی جو زمین باشد.

دکتر ناریتا می گوید: «ما برای جستجوی زندگی روی سیاره های فراخوارشیدی از راه مشاهدات اخترشناسی نیاز به این داریم که آگاهی هایمان در زمینه های گوناگون دانش را با هم بیامیزیم و پژوهش های اخترزیست شناختی را گسترش دهیم تا بتوانیم نشانه های قطعی زندگی را بیابیم. اگرچه اکسیژن هنوز یکی از زیست‌نشانگرهای احتمالی است، ولی لازم است با توجه به پژوهش کنونی، به دنبال زیست‌نشانگرهای دیگری به جز اکسیژن هم باشیم.»

واژه نامه:

Earth - oxygen - plant - photosynthesis - biomarker - extrasolar planet - Norio Narita - NINS - Shigeyuki Masaoka - abiotic - astrobiology - Scientific Reports - habitable - photocatalytic - titanium oxide - terrestrial planet - meteorolite - Moon - Solar System - Sun - water - electron acceptor - UV light

منبع: sciencedaily

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان