تويت
عند فحص الكون بحثًا عن عوالم يحتمل أن تكون صالحة للحياة، بحث العلماء منذ فترة طويلة عن اللون الأخضر، الأخضر هو اللون الأساسي للحياة على الأرض، بعد كل شيء، ولكن ماذا لو لم تكن الحياة على الكواكب البعيدة خضراء على الإطلاق؟ في الواقع، ماذا لو كان اللون الأرجواني؟...
عند فحص الكون بحثًا عن عوالم يحتمل أن تكون صالحة للحياة، بحث العلماء منذ فترة طويلة عن اللون الأخضر، الأخضر هو اللون الأساسي للحياة على الأرض، بعد كل شيء، ولكن ماذا لو لم تكن الحياة على الكواكب البعيدة خضراء على الإطلاق؟ في الواقع، ماذا لو كان اللون الأرجواني؟
في دراسة نشرت في أبريل في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، ركز العلماء على البكتيريا الأرجوانية - هذه الكائنات الحية الدقيقة ذات اللون البنفسجي والأرجواني توجد في بعض البيئات الأكثر تطرفًا على كوكبنا. قام الباحثون بجمع ونمو عينات من البكتيريا وقياس الأطوال الموجية للضوء التي تعكسها. وتتمثل الفكرة في إضافة قاعدة بيانات للتوقيعات المحتملة للحياة التي يمكن لعلماء الفلك المستقبليين البحث عنها في عوالم أخرى.
تقول ليزا كالتنيجر، المؤلفة المشاركة في الدراسة، وعالمة الفلك في جامعة كورنيل ومؤلفة كتاب جديد عن العوالم الغريبة: "هناك تنوع كبير في الحياة". "لا ينبغي لنا أن نفوتها لمجرد أنها لم تكن خضراء."
لماذا الأرجواني؟
قبل فترة طويلة من وجود الغابات الخضراء وأزهار الطحالب الخضراء الزاهية التي تلون عالمنا اليوم، كانت الأرض مكانًا صعبًا للعيش فيه. كان لديه القليل من الأكسجين. وكانت درجات الحرارة شديدة.
لكن هذه الظروف القاسية هي أيضًا الظروف التي يمكن أن تزدهر فيها الكائنات الحية مثل البكتيريا الأرجوانية.
بدلاً من استخدام الكلوروفيل، وهو العضية الخضراء التي تستخدمها معظم النباتات اليوم في عملية التمثيل الضوئي، تستخدم البكتيريا الأرجوانية بكتريوكلوروفيل والكاروتينات، مما يسمح لها بإجراء عملية التمثيل الضوئي في البيئات منخفضة الإضاءة ومنخفضة الأكسجين.
تشرح ليجيا فونسيكا كويلو، المؤلفة المشاركة في الدراسة: "لذلك يمكنك حتى أن تتخيل أن أرضًا أخرى في زمن آخر، في وقت سابق على سبيل المثال، قد تكون أرجوانية إذا كانت هذه الكائنات وفيرة، لأنها ستكون لديها الظروف اللازمة للبقاء والازدهار فعليًا". عالم الأحياء الدقيقة في جامعة كورنيل.
في الواقع، يفترض العلماء أن الأرض المبكرة ربما كانت باللون الأرجواني. وفي دراسة أجريت عام 2018، خلص الباحثون إلى أن العتائق الأرجوانية، وهي نوع آخر من الكائنات الحية الدقيقة التي تستخدم جزيء يسمى الشبكية لعملية التمثيل الضوئي، كان من الممكن أن تسيطر على كوكبنا قبل أن يمتلئ بالأكسجين. يقول شيلاديتيا ديس سارما، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة ميريلاند والمؤلف الرئيسي لورقة 2018: "ما تفعله هذه الدراسة الجديدة هو توسيع أشكال الحياة المحتملة التي قد توفر توقيعًا أرجوانيًا".
الآن، أضاف العلماء الذين قاموا بالبحث الأخير بيانات طيفية عن 20 نوعًا من البكتيريا الأرجوانية، تم جمعها من أماكن مثل المستنقعات والفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار. وقام الباحثون بقياس الأطوال الموجية للضوء الذي عكسته البكتيريا ووضعوا نموذجًا لكيفية ظهور هذه الأنماط عند رؤيتها على كوكب بعيد.
والنتيجة هي مجموعة من التوقيعات الخفيفة التي يضيفها الفريق إلى قاعدة بيانات مستمرة. يقول كالتنيجر إن هذه البيانات متاحة للعامة، حيث يمكن للعلماء استخدام هذه التوقيعات لتوجيه مشاريعهم الخاصة.
عوالم الصالحة للسكن
يبحث علماء الفلك عن الحياة على كواكب أخرى باستخدام علامات تسمى البصمات الحيوية. يمكن أن يكون لون سطح الكوكب أحد هذه البصمات الحيوية. ولرؤيته، يستخدم علماء الفلك تقنية تسمى التحليل الطيفي للضوء المنعكس.
لكن "هذا النوع من المراقبة لا يمكن القيام به باستخدام أنواع التلسكوبات المتوفرة لدينا اليوم"، كما يقول إدوارد شويترمان، عالم الفلك بجامعة كاليفورنيا ريفرسايد والذي لم يشارك في الدراسة. على سبيل المثال، يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشاف البصمات الحيوية في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية فقط، مثل ما إذا كان يحتوي على الأكسجين أو الميثان أو غازات أخرى. إنه غير قادر على قياس الضوء المنعكس من سطح الكوكب.
يوافق ديسارما على ذلك قائلاً: "تكمن الصعوبة في ترجمة ما ندرسه في المختبر إلى قياسات فلكية".
لكن الباحثين يأملون أن العمل الجديد سيفيد المشاريع القادمة مثل التلسكوب الكبير للغاية في تشيلي والمرصد العالمي الصالح للسكن التابع لناسا، وكلاهما يهدف إلى التقاط الصور التي يمكنها الحصول على هذه القياسات على مستوى السطح. ومن المقرر أن تصبح المراصد جاهزة للعمل بحلول نهاية عام 2030.
يقول شويترمان، وهو أيضًا جزء من مجموعة عمل معنية بالبصمات الحيوية لمرصد العوالم الصالحة للسكن: "إن هذا يدفعنا للتأكد من أن هذه المهمة المستقبلية لديها القدرة على اكتشاف التوقيعات".
التنوع البيولوجي خارج كوكب الأرض
إن فهم الحياة الأرجوانية على الأرض يوسع أيضًا ما يمكن للعلماء اعتباره حياة في مكان آخر. تدور العديد من الكواكب الصخرية الصالحة للسكن حول النجوم المعروفة باسم الشموس الحمراء، وهي نسخ أصغر خافتة من الشمس الصفراء في نظامنا الشمسي. الكائنات الأرجوانية قادرة على استخدام الأشعة منخفضة الطاقة التي تنبعث منها هذه الشموس الحمراء.
يقول كويلو: "إنها في الواقع أكثر أنواع النجوم وفرة". وتقول: "ولهذا السبب يعد النموذج الأرجواني مهمًا أيضًا، لأنه يملأ هذا الفراغ الموجود لنوع الحياة الذي يمكن أن يزدهر بالفعل على الكواكب المحيطة بهذه النجوم الوفيرة".
في غضون ذلك، يواصل العلماء في جامعة كورنيل توسيع قاعدة بياناتهم الخاصة بالألوان والتوقيعات، والبحث في أشكال الحياة الأخرى التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في ظروف قاسية مختلفة.
"لدينا هذه الحياة على الأرض. وإذا كنت تفكر في الأمر وكأنه لغز ضخم، فنحن نحاول تحديد الألغاز التي من المرجح أن توجد حول الكواكب التي يمكننا تحديدها.
يقول كويلو: "كل التنوع البيولوجي المذهل الذي لدينا، علينا أن ندرسه ليمنحنا الأدوات اللازمة للبحث عن الحياة على كواكب أخرى". "التنوع البيولوجي مطلوب في علم الفلك."
من شبكة النبا المعلوماتية
في دراسة نشرت في أبريل في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، ركز العلماء على البكتيريا الأرجوانية - هذه الكائنات الحية الدقيقة ذات اللون البنفسجي والأرجواني توجد في بعض البيئات الأكثر تطرفًا على كوكبنا. قام الباحثون بجمع ونمو عينات من البكتيريا وقياس الأطوال الموجية للضوء التي تعكسها. وتتمثل الفكرة في إضافة قاعدة بيانات للتوقيعات المحتملة للحياة التي يمكن لعلماء الفلك المستقبليين البحث عنها في عوالم أخرى.
تقول ليزا كالتنيجر، المؤلفة المشاركة في الدراسة، وعالمة الفلك في جامعة كورنيل ومؤلفة كتاب جديد عن العوالم الغريبة: "هناك تنوع كبير في الحياة". "لا ينبغي لنا أن نفوتها لمجرد أنها لم تكن خضراء."
لماذا الأرجواني؟
قبل فترة طويلة من وجود الغابات الخضراء وأزهار الطحالب الخضراء الزاهية التي تلون عالمنا اليوم، كانت الأرض مكانًا صعبًا للعيش فيه. كان لديه القليل من الأكسجين. وكانت درجات الحرارة شديدة.
لكن هذه الظروف القاسية هي أيضًا الظروف التي يمكن أن تزدهر فيها الكائنات الحية مثل البكتيريا الأرجوانية.
بدلاً من استخدام الكلوروفيل، وهو العضية الخضراء التي تستخدمها معظم النباتات اليوم في عملية التمثيل الضوئي، تستخدم البكتيريا الأرجوانية بكتريوكلوروفيل والكاروتينات، مما يسمح لها بإجراء عملية التمثيل الضوئي في البيئات منخفضة الإضاءة ومنخفضة الأكسجين.
تشرح ليجيا فونسيكا كويلو، المؤلفة المشاركة في الدراسة: "لذلك يمكنك حتى أن تتخيل أن أرضًا أخرى في زمن آخر، في وقت سابق على سبيل المثال، قد تكون أرجوانية إذا كانت هذه الكائنات وفيرة، لأنها ستكون لديها الظروف اللازمة للبقاء والازدهار فعليًا". عالم الأحياء الدقيقة في جامعة كورنيل.
في الواقع، يفترض العلماء أن الأرض المبكرة ربما كانت باللون الأرجواني. وفي دراسة أجريت عام 2018، خلص الباحثون إلى أن العتائق الأرجوانية، وهي نوع آخر من الكائنات الحية الدقيقة التي تستخدم جزيء يسمى الشبكية لعملية التمثيل الضوئي، كان من الممكن أن تسيطر على كوكبنا قبل أن يمتلئ بالأكسجين. يقول شيلاديتيا ديس سارما، عالم الأحياء الجزيئية في جامعة ميريلاند والمؤلف الرئيسي لورقة 2018: "ما تفعله هذه الدراسة الجديدة هو توسيع أشكال الحياة المحتملة التي قد توفر توقيعًا أرجوانيًا".
الآن، أضاف العلماء الذين قاموا بالبحث الأخير بيانات طيفية عن 20 نوعًا من البكتيريا الأرجوانية، تم جمعها من أماكن مثل المستنقعات والفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار. وقام الباحثون بقياس الأطوال الموجية للضوء الذي عكسته البكتيريا ووضعوا نموذجًا لكيفية ظهور هذه الأنماط عند رؤيتها على كوكب بعيد.
والنتيجة هي مجموعة من التوقيعات الخفيفة التي يضيفها الفريق إلى قاعدة بيانات مستمرة. يقول كالتنيجر إن هذه البيانات متاحة للعامة، حيث يمكن للعلماء استخدام هذه التوقيعات لتوجيه مشاريعهم الخاصة.
عوالم الصالحة للسكن
يبحث علماء الفلك عن الحياة على كواكب أخرى باستخدام علامات تسمى البصمات الحيوية. يمكن أن يكون لون سطح الكوكب أحد هذه البصمات الحيوية. ولرؤيته، يستخدم علماء الفلك تقنية تسمى التحليل الطيفي للضوء المنعكس.
لكن "هذا النوع من المراقبة لا يمكن القيام به باستخدام أنواع التلسكوبات المتوفرة لدينا اليوم"، كما يقول إدوارد شويترمان، عالم الفلك بجامعة كاليفورنيا ريفرسايد والذي لم يشارك في الدراسة. على سبيل المثال، يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشاف البصمات الحيوية في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية فقط، مثل ما إذا كان يحتوي على الأكسجين أو الميثان أو غازات أخرى. إنه غير قادر على قياس الضوء المنعكس من سطح الكوكب.
يوافق ديسارما على ذلك قائلاً: "تكمن الصعوبة في ترجمة ما ندرسه في المختبر إلى قياسات فلكية".
لكن الباحثين يأملون أن العمل الجديد سيفيد المشاريع القادمة مثل التلسكوب الكبير للغاية في تشيلي والمرصد العالمي الصالح للسكن التابع لناسا، وكلاهما يهدف إلى التقاط الصور التي يمكنها الحصول على هذه القياسات على مستوى السطح. ومن المقرر أن تصبح المراصد جاهزة للعمل بحلول نهاية عام 2030.
يقول شويترمان، وهو أيضًا جزء من مجموعة عمل معنية بالبصمات الحيوية لمرصد العوالم الصالحة للسكن: "إن هذا يدفعنا للتأكد من أن هذه المهمة المستقبلية لديها القدرة على اكتشاف التوقيعات".
التنوع البيولوجي خارج كوكب الأرض
إن فهم الحياة الأرجوانية على الأرض يوسع أيضًا ما يمكن للعلماء اعتباره حياة في مكان آخر. تدور العديد من الكواكب الصخرية الصالحة للسكن حول النجوم المعروفة باسم الشموس الحمراء، وهي نسخ أصغر خافتة من الشمس الصفراء في نظامنا الشمسي. الكائنات الأرجوانية قادرة على استخدام الأشعة منخفضة الطاقة التي تنبعث منها هذه الشموس الحمراء.
يقول كويلو: "إنها في الواقع أكثر أنواع النجوم وفرة". وتقول: "ولهذا السبب يعد النموذج الأرجواني مهمًا أيضًا، لأنه يملأ هذا الفراغ الموجود لنوع الحياة الذي يمكن أن يزدهر بالفعل على الكواكب المحيطة بهذه النجوم الوفيرة".
في غضون ذلك، يواصل العلماء في جامعة كورنيل توسيع قاعدة بياناتهم الخاصة بالألوان والتوقيعات، والبحث في أشكال الحياة الأخرى التي يمكنها البقاء على قيد الحياة في ظروف قاسية مختلفة.
"لدينا هذه الحياة على الأرض. وإذا كنت تفكر في الأمر وكأنه لغز ضخم، فنحن نحاول تحديد الألغاز التي من المرجح أن توجد حول الكواكب التي يمكننا تحديدها.
يقول كويلو: "كل التنوع البيولوجي المذهل الذي لدينا، علينا أن ندرسه ليمنحنا الأدوات اللازمة للبحث عن الحياة على كواكب أخرى". "التنوع البيولوجي مطلوب في علم الفلك."
من شبكة النبا المعلوماتية