نشانه‌ای برای یافتن موجودات فضایی
مجله علمی ایلیاد - پیشرفت‌ها در فناوری، سرانجام این اجازه را به محققان داده تا میزان شکل نادری از مولکول نیتروژن موجود در جو ما را اندازه بگیرند، اما این مولکول آن‌طور که تصور می‌شد، چندان نادر نیست. این نتیجه‌ی تعجب‌برانگیز نه تنها گویای چیزی درباره‌ی مواد شیمیایی در جو خودمان است، بلکه می‌تواند نشانه‌ای در اختیارمان قرار دهد تا احتمال حیات در سایر سیاره‌ها را نیز مشخص نمائیم. اگرچه اکسیژن جو زمین غالباً بیشترین میزان ستایش ما را بر می‌انگیزد، اما این نیتروژن قدیمی ملال‌آور است که تقریباً ۸۰ درصد، هوایی را که به درون بدن می‌کشیم، تشکیل می‌دهد.
بیشتر اتم‌های موجود در آن مولکول‌ها، دارای جرم اتمی ۱۴ هستند. یک نوترون اضافه‌ی اتم‌های هیدروژن را به ایزوتوپی معروف به «15N» تبدیل می‌کند. هر از گاهی آن ایزوتوپ‌ها به مولکولی از گاز نیتروژن تبدیل شده و «15N15N» را پدید می‌آورند. این کار باید آن‌ها را به عنصری کمیاب تبدیل کند، اما تا همین اخیراً، کسی تایید نکرده بود که این پیوند چقدر غیرمتداول است.
غربال کردن از هوا با استفاده از طیف‌سنج جرم، با این چالش روبه‌رو است که ماده‌ی شیمیایی جوی مشابهی به‌نام «نیتریک اکسید» دارای جرم اتمی ۳۰ است. طیف‌سنج جرم وسیله‌ای است که مولکول‌ها را بر اساس نسبت جرم آن‌ها به بارشان مرتب می‌سازد. در واقع، تفاوت میان دو ماده‌ی شیمیایی یک‌هزارم جرم نوترون است. نیتریک اکسید به‌عنوان آلاینده‌ای مرسوم و فرآورده‌ی بسیاری از واکنش‌های ژئوشیمیایی، فقط بخش خیلی کوچکی از جو را تشکیل می‌دهد. اما همین مقدار ناچیز هم برای تغییر برداشت‌های ما از مولکول‌های 15N15N کفایت می‌کند.
اما حالا محققان دانشگاه کالیفرنیا لس آنجلس، با بهره‌گیری از دستگاه جدید که توانست چنین اختلافی را شناسایی کند، به این نتیجه رسیده‌اند که این شکل سنگین از نیتروژن، قدری بیشتر از آن‌چه که تصور می‌شد، وجود دارد. اگر دقیق‌تر بخواهیم بگوییم، کلاً ۲ درصد بیشتر!
«ادوارد یانگ»، ژئوشیمیدان و نویسنده‌ی ارشد مقاله، گفت: «دستگاه طیف‌سنج جرمی پیشرفته به ما اجازه می‌دهد تا این مسئله را برای نخستین‌بار ببینیم. آزمایش‌هایی که انجام دادیم، نشان می‌دهد که تنها راه پیدایش این مقدار اضافی 15N15N، انجام واکنش‌های نادر در جو فوقانی است. دو درصد واقعاً مقدار اضافی قابل توجهی است.»
یکی از منابع احتمالی این مولکول‌های نیتروژن-۱۵ می‌تواند، عوامل زیستی باشد. باکتری‌های نیتروژن‌زدایی که عمدتاً در خاک یافت می‌شوند، می‌تواند نیترات موجود در محیط را دریافت کرده و گاز نیتروژن به بیرون منتشر کنند. برای این که ببینیم آیا آن‌ها نقش مهمی در این بین بازی می‌کنند یا خیر، محققان با دو گونه باکتری نیتروزن‌زدا و گونه‌ای تثبیت‌کننده‌ی نیتروژن به آزمایش پرداختند.
«لارنس یئونگ»، دانشمند علوم زمین از دانشگاه رایس در هیوستون، خاطرنشان کرد: «قدری غنی‌سازی در آزمایش‌های زیست‌شناسی اِعمال شد، اما نه به آن میزان که برابر با میزان یافت شده در جو باشد.» در یکی از آزمایش‌ها که منبع قابل‌توجهی مشاهده شد، از تخلیه‌ی فرکانس رادیویی ولتاژ بالا استفاده شده و میزان نیتروژن موجود در بالای سطح زمین شبیه‌سازی گردید. نمونه‌های هوای برگرفته از استراتوسفر و حل شده در آب دریا، نقش موثری در تایید منشاء این گونه‌های گاز نیتروژن داشتند.
یئونگ افزود: «به اعتقاد ما، غنی‌سازی 15N15N از مواد شیمیایی موجود در جو فوقانی و ارتفاعی نزدیک به مدار ایستگاه فضایی بین‌المللی، نشأت می‌گیرد. در حقیقت، این بدان معنا است که فرآیند دخیل در غنی‌سازی 15N15N جوی، باید در مقابل این نشانه‌ی زیستی مبارزه کند.» این طور به‌نظر می‌رسد که شکل 15N15N سازشی میان گونه‌های باکتریایی که نیتروژن را آزاد و تثبیت می‌کنند و مواد شیمیایی موجود در جو فوقانی باشد. برای ژئوشیمیدان‌ها، این اکتشاف می‌تواند گام بزرگی در درک ویژگی‌های دینامیکی ترکیب شیمیایی جو زمین باشد.
محققان در پایان اظهار داشتند: «این اکتشاف سرنخی از شکل و شمایل نشانه‌های سایر سیاره‌ها فراهم می‌کند؛ به ویژه اگر آن‌ها قابلیت پشتیبانی از حیات را داشته باشند.» جستجوی خصوصیات مشابه در ترکیب سایر جوها، می‌تواند راه خوبی برای تاکید بر سیاره‌هایی باشد که احتمالاً از نوعی ترکیبات شیمیایی عجیب بهره می‌برند. ترکیباتی که شاید نشان دهند، سیاره‌ی ما منحصربه‌فرد نیست.
این مقاله در مجله‌ی Science Advamces منتشر شده است.
نوشته: مایک مک‌را
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد