خاک سیارکی چگونه امکان تکامل عناصر حیات را در فضا اثبات کرد؟

همواره در طول تاریخ، مسئله‌ی زیستن در نقطه‌ی دیگری از جهان دغدغه‌ی بسیاری از انسان‌ها و دانشمندان بوده ‌است. تا ‌امروز، موجود زنده‌ی دیگری در باقی سیاره‌ها مشاهده‌ نشده؛ اما پیشرفت علوم طبیعی جدید به‌حدی بوده است تا بتواند آغازگر پژوهش‌های متعددی باشد که دانشمندانی در بسیاری از زمینه‌ها آن‌ها را انجام می‌دهند.

از مدت‌ها قبل، دانشمندان دریافتند مواد‌اولیه و عناصر مشخصی از‌جمله آب و مواد اورگانیک شیمیایی اصلی مانند کربن برای زندگی ضروری هستند. همچنین، انسان‌ها مدت‌های مدیدی است که به‌دنبال کشف حیات و نشانه‌های زندگی در سیاره‌های دیگر هستند. در سده‌ی اخیر نیز، تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام گرفته است؛ تحقیقاتی که با کشف گرد شهاب آسمانی به اثباتی برای قابلیت تکامل عناصر خام زندگی در فضا منجر شد.

در سال‌های اخیر، آب و مواد اورگانیک شیمیایی مهمی مانند کربن روی شهاب‌های آسمانی عظیم و بدنه‌ی دیگر اجرام آسمانی کشف شده‌اند. بااین‌حال، تاکنون تحقیقی نتوانسته با بررسی نمونه‌های اجرام آسمانی، مدرک و دلیل قاطعی ارائه کند تا نشان دهد این مواد اورگانیک کِی و چگونه روی این سنگ‌های معلق در منظومه‌ی شمسی تشکیل شده‌اند.

در‌کنار گروهی از دانشمندان بین‌المللی، گروهی از مدرسان علوم زمین به نام کویینی هوی شان چان نیز در حال تجزیه‌وتحلیل و بررسی بعضی از قطعات ریزی بود که از یکی از همین سنگ‌های آسمانی گرفته شده بود؛ شهابی آسمانی به نام 25143 Itokawa. مطالعات این گروه نشان داد که مواد اورگانیک (مواد پایه برای زندگی) بر‌اثر برخوردهای شهاب‌سنگی و گرد فضایی روی سطح ایتوکاوا (Itokawa) تشکیل شده‌اند.

سیارک ۲۵۱۴۳ ایتوکاوا بیست‌و‌پنج‌هزار و صد‌و‌چهل‌و‌سومین سیارک کشف شده‌ است. این سیارک ۲۶ سپتامبر ۱۹۹۸ کشف شد و به‌افتخار هیدئو ایتوکاوا، دانشمند موشکی ژاپن، نامیده شده‌ است. سیارک ۲۵۱۴۳ ایتوکاوا نخستین سیارکی است که کاوشگرهای فضایی آن را از نزدیک نمونه‌برداری و مطالعه کردند. کاوشگر فضایی هایابوسای سازمان فضایی ژاپن ۲۰ و ۲۵ سپتامبر ۲۰۰۵ به سطح این سیارک نزدیک شد و عملیات نمونه‌برداری را انجام داد.

این سیارک به کشف مواد اورگانیک منجر شد و در‌واقع، اولین‌باری است که گروهی تحقیقاتی نشان می‌دهد مواد اورگانیک روی خودِ سنگ‌های آسمانی تشکیل شده‌اند. این‌گونه به‌نظر می‌رسد که این مواد اورگانیک وقتی به‌تدریج به‌کامل رسیند که در طول زمان و روی سنگ آسمانی دیگر مواد اولیه به آن‌ها برخورد می‌کردند. روزانه بین ۵۰ تا ۱۵۰ شهاب‌سنگ به سطح زمین برخورد می‌کنند که بیش از دَه گرم وزن دارند.

این سنگ‌های آسمانی ممکن است در خود سر‌نخ‌هایی از وضعیت شیمیایی منظومه‌ی شمسی نیز داشته باشند؛ اما به‌محض اینکه وارد اتمسفر زمین می‌شوند و به سطح زمین برخورد می‌کنند، دچار ناخالصی می‌شوند و تمام سرنخ‌هایی که با خود حمل می‌کرده‌اند، از بین می‌روند و شناسایی‌نشدنی می‌شوند. به‌همین‌دلیل، در مأموریت‌های فضایی هدف این است که نمونه‌هایی از اجرام آسمانی را مستقیما از فضا بردارند.

همین کار را با ستاره‌های دنباله‌دار و ماه و مشتری نیز انجام می‌دهند. هدف نهایی از این کار آن است که جزئيات فرازمینی این مواد قبل از آلوده‌شدن به‌دست اتمسفر بررسی و شوند. سال ۲۰۰۳، آژانس اکتشاف فضایی ژاپن (JAXA) یکی از این مأموریت‌ها را اجرا کرد. این مأموریت هایابوسا نام داشت و هدفش شهاب آسمانی نزدیک به زمین به نام ایتوکاوا بود. این سنگ باید گرفته و نگه‌داری و سپس قطعاتش به زمین بازگردانده می‌شد تا دانشمندان بتوانند روی آن به‌دنبال نشانه‌هایی از عناصر زندگی بگردند.

هایابوسا فضاپیمای بدون سرنشین ژاپنی بود که آژانس کاوش هوافضای ژاپن (جاکسا) آن را با هدف مطالعه‌ی نمونه‌برداری و ارسال نمونه از سیارک ایتوکاوا به زمین طراحی کرد و ساخت. هایابوسا در زبان ژاپنی به‌معنی «بَحری» (نوعی شاهین بزرگ) است. بحری پرنده‌ای شکاری به‌حساب می‌آید و عادت دارد برای شناسایی بر‌فراز طعمه‌اش پرواز کند و ناگهان با حمله‌ای سریع، طعمه را از زمین چنگ بزند و مجددا به آسمان بازگردد. هایابوسا نیز قرار بود همین کار را با سیارک سیب‌زمینی‌شکل تازه‌کشف‌شده‌ای به نام سیارک ۲۵۱۴۳ انجام دهد.

مؤسسه‌ی علوم فضا و فضانوردی ژاپن (ISAS) طرحی برای مطالعه‌ی نزدیک سیارک ۲۵۱۴۳ تهیه کرد و برای این منظور سفینه‌ای بدون سرنشین طراحی شد که Muses-c نامیده شد. بعدها، این سفینه به هایابوسا تغییر نام داد و قرار بود بعد از رسیدن به سیارک و مطالعه‌ی نزدیکش، بر سطح سیارک فرود بیاید و نمونه‌هایی از سطح بردارد. همچنین، بدین‌دلیل برنامه‌ریزی شده بود که پس از انجام این مأموریت به‌سمت زمین بازگردد و نمونه‌های جمع‌آوری‌شده را در کپسول ویژه‌ای به زمین ارسال کند. طبق برنامه‌ی زمان‌بندی‌شده، این کپسول باید در سال ۲۰۰۷ در صحرای مرکزی استرالیا فرود می‌آمد؛ ولی این کار به‌دلیل اتفاقات ناگوار در طول مأموریت، تا ۱۲ ژوئن ۲۰۱۰ به‌درازا کشید.

دلیل انتخاب ایتوکاوا این بود که مدار آن فاصله‌ی کمی با زمین داشت؛ ازاین‌رو، فضاپیمای هایابوسا توانست در سال ۲۰۰۵ آن را به‌دست آورد. با‌توجه‌به آنکه این فضاپیما برای دو سال با شعله‌های خورشیدی و مشکلات فنی دست‌و‌پنجه نرم می‌کرد، به‌دست‌آوردن این شهاب‌سنگ شاهکار محسوب می‌شد.

بعد از شش هفته مشاهده‌ی از راه دور در فاصله‌ی بیست کیلومتر بالاتر از اوکاتاوا، هایابوسا به‌سمت سطح شهاب آسمانی شیرجه زد و در مانوری با سرعت ۲۵ کیلومتر‌بر‌ثانیه در فضا، توانست آن را به‌دست آورد. شیرجه‌ی این فضاپیما برای به‌دست‌آوردن سنگ آسمانی درست مانند شیرجه‌ی شاهین برای شکار طعمه‌اش روی زمین بود. جالب است که شکار هایابوسا نیز ارزشی کمتر از شکار شاهین نداشت و در این مأموریت گرد ارزشمند شهاب آسمانی را برای آیندگان به‌ارمغان آورد.

گرد با گرد

بعد از آنکه هایابوسا در سال ۲۰۱۰ با هزاران قطعه‌ی ارزشمند و بدون ناخالصی از گردهای فضایی به زمین بازگشت، محموله با موفقیت و در کمال امنیت و سلامت ذخیره‌سازی شد. تا سال ۲۰۱۲، این قطعات با ظرافت و دقت فراوانی نگه‌داری و برای گروه‌‌های تحقیقاتی در سرتاسر جهان ارسال می‌شدند. بسیاری از آن‌ها قطری به‌اندازه‌ی ۵۰ میکرومتر داشتند؛ تقریبا به‌اندازه‌ی نصف قطر موی انسان.

بررسی و تحقیق این اجزا کاری ظریف و حساس بود. گروه تحقیقاتی تنها می‌توانست با استفاده از نوک سوزن آن‌ها را بلند کند. قطعه‌ی مدنظر، تنها با الکتریسیته‌ی ساکن به نوک سوزن می‌چسبید و کوچک‌ترین عامل بیرونی، حتی یک بازدم ساده، نیز می‌توانست باعث شود تا قطعه برای همیشه گم و محو شود. همچنین، گروه تحقیقاتی باید مطمئن می‌شد عوامل زمینی هیچ‌کدام از اجزا را در طول تحقیقات آلوده و دچار ناخالصی نمی‌کند.

تا به این لحظه، تحلیل‌های اورگانیکی روی کمتر از دَه قطعه از ایتوکاوا به‌نتیجه رسیده‌اند. این تحقیقات توانستند آب و مواد اورگانیک را روی این قطعات پیدا کنند؛ اما باز‌هم در تمام این مواقع، محققان مطمئن نبودند منشأ این مواد اورگانیک و آب از کجا آمده است. دلیل این امر آن است که از‌لحاظ فنی، تفاوت بین این اجزا روی سنگ‌های آسمانی با سنگ‌های زمینی تشخیص‌دادنی نیست.

قطعات فرازمینی

به‌نقل از theconversation، قطعه‌ای که گروه تحقیقاتی کویینی هوی شان چان بررسی کرد، تفاوت‌هایی داشت. گروه مذکور به این قطعه لقب «آمازون» را دادند؛ چرا‌که شبیه جغرافیای آمریکای‌جنوبی بود. قطعه‌ی آمازون نیز همانند دیگر قطعات مواد اورگانیک در خود داشت؛ اما تفاوتش با دیگر قطعات این بود که نشانه‌های ایزوتوپیک آن بدون شک‌وشبهه‌ای فرازمینی‌بودن این مواد را اثبات می‌کرد.

همچنین، گروه تحقیقاتی کویینی هوی شان چان شواهدی یافت که نشان می‌داد مواد اورگانیک آمازون از دو منبع سرچشمه می‌گیرند: ۱. درون‌زا: درون محدوده‌ی خود ایتوکاوا تولید شده‌اند؛ ۲. برون‌زا: خارج از محدوده‌ی ایتوکاوا تولید شده‌ و سپس به سطح ایتوکاوا رسیده‌اند. دلیل این موضوع آن است که مواد اورگانیک اولیه و گرما‌ندیده‌ای در آمازون پیدا شد و درست در‌کنار آن و فقط در فاصله‌ی دَه‌میکرومتری، مواد اورگانیک شکل‌یافته‌ای دیده شد که تا دمای ۶۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد حرارت دیده بودند.

این مسئله که ایتوکاوا در گذشته چنین دمای زیادی را از سر گذرانده بود، برای این گروه تحقیقاتی کشف بسیار جالبی بود. این کشف بدان‌معنا بود که ایتوکاوا به سنگ بسیار بزرگ‌تری به قطر حداقل چهل کیلومتر متعلق بوده است. سپس، این سنگ بزرگ آسمانی به‌طور مهیبی بر‌اثر حادثه‌ای از هم شکافت و به قطعاتی ریز تقسیم شد. بعضی از این قطعات کوچک به همدیگر پیوستند و ایتوکاوا را شکل دادند.

آن قسمت از مواد اورگانیک که حرارت دیده بودند، به‌احتمال قوی به بخش داخلی و بسیار داغ سنگ بزرگ قدیمی متعلق بوده‌اند؛ درحالی‌که قسمت‌های گرماندیده به‌احتمال زیاد با فاصله‌ی زمانی و بعد از خُردشدن سنگ بزرگ و به‌دلیل اثرهای شهاب‌سنگ‌های کربنی یا گرد‌و‌غبار فضایی روی سطح ایتوکاوا شکل گرفتند. درباره‌ی آب موجود روی ایتوکاوا هم اوضاع به‌همین‌ترتیب است: هنگام داغ‌شدن سنگ، آب به‌کلی از بین رفت و سپس، بعد از فروکش‌کردن گرما، آب‌های برون‌زا به ایتوکاوا رسیدند.

زمین باستانی

یافته‌های ما به‌وضوح نشان می‌دهد ایتوکاوا و به‌احتمال زیاد بسیاری از سنگ‌های آسمانی در منظومه‌ی شمسی ما، آب و مواد اورگانیک را از راه‌های مختلف و در وضعیت‌های مختلف و در طول زمان بسیار طولانی می‌توانند به‌تکامل برسانند. دانستن این موضوع به ما کمک می‌کند تا بتوانیم درباره‌ی تکامل زمین قبل از شکل‌گیری زندگی روی آن حدس‌هایی بزنیم. اگر همان‌طور‌که در ایتوکاوا دیدیم، سنگ‌های آسمانی می‌توانند در طول میلیاردها سال مواد اورگانیک تولید کنند و حتی آن را به‌اشتراک بگذارند، شاید جایگاه خاص و منحصر‌به‌فرد زمین در کهکشان ما (جهت‌دادن به زندگی هوشمند، درحالی‌که دیگر سیاره‌ها از آن عاجز هستند) نتیجه‌ی تعاملات آسمانی مشابهی است که در ایتوکاوا دیدیم.