بالنسبة للعلماء ، فإن المشكلة العاجلة مع الفوسفين – وهو جزيء يشتهر بأنه علامة محتملة على الحياة – لا يتعلق الأمر بالكثير من المكان الذي جاءت منه ، ولكن لماذا لا نعتقد أنه ينبغي أن يكون. بعد عقد من البحث ، أكدت نتيجة طال انتظارها أن نماذجنا الفلكية ليست تمثال نصفي كلي. على الأقل ، الآن.
في ورقة علمية نُشرت اليوم ، أبلغ علماء الفلك عن أول اكتشاف على الإطلاق لتوقيع الفوسفين القوي على قزم بني-وهو نوع من الهجين من نجوم الكوكب أكثر ضخامة من الكواكب مثل كوكب المشتري ولكن ليس كبيرًا بما يكفي للحفاظ على دمج الهيدروجين الذي يشير إلى النجوم. كانت النماذج الكيميائية البارزة قد تنبأت منذ فترة طويلة بأن الكيانات الكونية ذات الأجواء الغازية ستكون غنية بالفوسفين ، لكن سنوات البحث لم تظهر شيئًا تقريبًا. وهكذا تعطي النتائج إغلاقًا لمشكلة ابتليت علماء الفلك لمدة عقد على الأقل.
بنفس القدر من الأهمية ، فإن النتيجة تحمل آثارًا مهمة على علم الفلك. تم اكتشاف الفوسفين على هذا القزم البني ، المسمى Wolf 1130C ، من المؤكد أنه تشكل من خلال العمليات الطبيعية اللاأحيائية. يتمثل التحدي الآن في معرفة كيف يمكن أن يولد كائن كهذا الكثير منه دون حياة. إلى أن يتمكن الباحثون من شرح ذلك ، لا يمكن اعتبار أي اكتشاف عن الفوسفين – سواء على عملاق غاز أو كوكب صخري مثل فينوس – علامة موثوقة على البيولوجيا.
وقالت سارة سيجر ، وهي عالم الفيزياء الفلكي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لا يشارك في العمل الجديد: “لقد كان المجتمع ينتظر هذا”. شارك Seager في تأليف ورقة Seminal من عام 2020 على اكتشاف الفوسفين على فينوس. على الأرض ، يوجد الفوسفين بشكل أساسي كمنتج ثانوي للحياة اللاهوائية ، أو المخلوقات التي تزدهر بدون الأكسجين. نظرًا لأن البيئة الكيميائية في كوكب الزهرة لا تفضي إلى التكوين الطبيعي للفوسفين ، فقد تركت ورقة عام 2020 علماء الفلك يتساءلون عما إذا كان يمكن أن يأتي الفوسفين من مصدر حياة – وهو حيوي.
“إنه منعش للغاية – بعد!” وأضاف ناتالي كابرول ، مدير الأبحاث في مركز كارل ساجان في معهد سيتي. أخبر كابرول ، غير الموروثة أيضًا في الدراسة الجديدة ، Gizmodo في مكالمة فيديو أن الورقة تعرض بيانات “واضحة وواضحة” من الفوسفين على القزم البني – كما تنبأت النماذج.
مطاردة الفوسفين البرية
وقال آدم بورغاسر ، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم الفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، لـ Gizmodo ، لو أن النتائج تأتي قبل عشر سنوات ، فلن تكون هذه الصفقة كبيرة. كانت النماذج الكيميائية قد دعمت منذ فترة طويلة الوجود الطبيعي للفوسفين على الأقزام البنية أو الكواكب الخارجية مع أجواء غازية. أن كوكب المشتري والزحل لديهم أجواء غنية بالفوسفين ساهم أيضًا في هذا الافتراض.
ولكن بعد عقد من العثور على صفر (أو بالأحرى ، العديد من علامات الفوسفين المتنازع عليها) حيث كانت النماذج تتوقع أن تكون ، بدأ علماء الفلك في الحصول على انحراف إلى حد ما ، كما شرح بورغاسر. في الواقع ، بدأ علماء الفلك في التفكير بجدية في مراجعة النماذج الرئيسية بشكل كبير لتفسير الافتقار إلى الفوسفين.
وقال بورغاسر: “لقد كانت مشكلة غريبة حقيقية ، لأن هذا الجزيء الذي يبدو أنه غير متزامن قليلاً”. “لذلك ، من المفاجئ في الواقع أننا اكتشفناها أخيرًا – في الواقع ، اكتشفها بوفرة في هذا القزم البني المعين.”
بحث webb
يقع Wolf 1130C حوالي 54.1 سنة ضوئية من الأرض. اختار الفريق هذا الكائن لتكوينه غير المعتاد قليلاً ، وانخفاض المعادن ، ودرجة حرارة السطح المنخفضة نسبيًا. كانت الفكرة هي اتباع نهج مختلف قليلاً ، لأن الدراسات الاستقصائية السابقة كانت تستهدف بالفعل أقزام بنية بدرجة حرارة أو تكوين مناسبة ، ومع ذلك لم يروا “مستوى الفوسفين الذي نتوقعه”.
تحولت حدسهم ليكون صحيحا. أثناء دراسة البيانات الطيفية من طيف James Webb Telescope القريب من الأشعة تحت الحمراء ، لاحظ الفريق علامة فحص مميزة في مؤامرة-وهي مميزة لتوقيعات الفوسفين. لكن الباحثين ابتلعوا حماسهم لمضاعفة وثلاثية تحقق من عملهم.
يتذكر بورغاسر: “كنا مثل ،” علينا أن نتأكد من أن هذا صحيح تمامًا “. لحسن الحظ ، شمل الفريق خبيرًا في النمذجة الحسابية قام بإجراء عمليات محاكاة لمدة أسبوع لأجواء القزم ، إلى جانب عالم تدور حوله حياته المهنية حول الفوسفين.
وقال بورغاس: “مزيج من كل هذه الأشياء – بالإضافة إلى التحليل الذي قمنا به (وصف) الوفرة – قد ندرك أن لدينا اكتشافًا واضحًا للغاية ومكلًا”.
لا الأجانب هنا
مرة أخرى ، لا يمثل الاكتشاف تمهيدًا حيويًا ، والذي أكد كل من Burgasser و Seager و Cabrol. وقال كابرول إن ذلك يتعلق بجانب ملموس في كثير من الأحيان في العثور على علامات على الحياة الغريبة. لا يوجد أي جزيء في حد ذاته هو بالضرورة حيوي. بدلاً من ذلك ، نحن نبحث عن “تطور الحياة وبيئتها”. وبعبارة أخرى ، فإن المركب مؤهل كمجلة حيوية فقط إذا كانت البيئة المحيطة تشير إلى أنها لا يمكن أن تتشكل من خلال الكيمياء غير البيولوجية وحدها.
أوضح كابرول أن التحقق من هذه السياقات البيئية سيكون أسهل بالنسبة لأماكن مثل فينوس ، والتي هي قريبة بما يكفي لتخطيط البعثات. “ليس لدينا هذا الرفاهية مع الكواكب الخارجية. عندما لا تعرف البيئة … لا يمكنك الادعاء بأن شيئًا ما هو التوزيع الحيوي ما لم يتم تجديد شيء ما بطريقة لا يمكن أن تشرحها الطبيعة وحدها.”
بالنسبة للأقزام البنية ، فإن الفوسفين ليس بيولوجيًا. وقال سيجر إن هذه الأجسام النجمية ساخنة وغنية بالهيدروجين ، والتي تفضي إلى وجود فوسفين.
“كيميائيا ، لا توجد حياة متورطة في ذلك” ، أضاف بورغاسر.
الواجب المنزلي من الكون
ومع ذلك ، فإن الفريق ليس متأكدًا تمامًا من كيفية انتهاء الكثير من الفوسفين على Wolf 1130C ، على الرغم من أنه يستكشف بعض الخيارات. قد يكون ذلك بسبب انخفاض المعادن المنخفضة للقزم البني ، أو كان يمكن أن تفضي البيئة المحلية إلى تراكم الفوسفين على الذئب 1130C. وعموما ، فإن الباحثين ليسوا متأكدين.
في الوقت نفسه ، “إن عجز النماذج في شرح جميع هذه المصادر يشير إلى فهم غير مكتمل لكيمياء الفسفور في أجواء درجات الحرارة المنخفضة” ، أشارت الورقة إلى.
يبدو الأمر كما لو أن الطبيعة جاءت وقالت: “نعم ، إليك المزيد من الواجبات المنزلية ، سؤال اختبار أصعب لك” ، مازح بورغاسر. وأضاف: “لا نفهم حتى الكيمياء الطبيعية للفوسفور – إلى أن نحصل على هذا صحيح ، لا يمكننا الاعتماد حقًا على الفوسفين باعتباره توقيعًا حيويًا قابلاً للتطبيق”.
تتمثل الخطوة التالية الواضحة في البحث عن كائنات أخرى مع إمدادات مماثلة من الفوسفين ، والتي يمكن أن تساعد في ملء الفجوات التي تبقى. بالطبع ، من الممكن تمامًا أن ترمي الاكتشافات المستقبلية النماذج إلى مزيد من الارتباك. وفي كلتا الحالتين ، تمثل النتائج فصلاً جديداً في فهمنا للكون.
قال كابرول: “لكن العملية التي ستؤدي إلى ذلك اليوم جميلة في حد ذاتها ، لأنها تقدم المعرفة الإنسانية”.