قد لا تبدو الحياة الفضائية مثل الحياة على الأرض، فكيف ينبغي لنا أن نبدأ بالبحث عنها؟
لدينا مثال واحد فقط على تشكل البيولوجيا في الكون، ألا وهو استمرار الحياة أرض. ولكن ماذا لو كان من الممكن أن تتشكل الحياة بطرق أخرى؟ كيف تبحث عنه حياة غريبة عندما لا أعرف كيف قد تبدو الحياة الفضائية؟
هذه الأسئلة تشغل بالنا علماء الأحياء الفلكيةوهم العلماء الذين يبحثون عن الحياة خارج الأرض. لقد حاول علماء الأحياء الفلكية التوصل إلى قواعد عالمية تحكم ظهور الأنظمة الفيزيائية والبيولوجية المعقدة على الأرض وخارجها.
أنا عالم الفلك من لديه مكتوبة على نطاق واسع حول علم الأحياء الفلكي. من خلال بحثي، تعلمت أن الشكل الأكثر وفرة للحياة خارج كوكب الأرض من المرجح أن يكون ميكروبيًا، حيث يمكن للخلايا المفردة أن تتشكل بسهولة أكبر من الكائنات الكبيرة. لكن فقط في حالة وجود حياة فضائية متقدمة هناك، فأنا على المستوى الدولي المجلس الاستشاري للمجموعة تصميم رسائل لإرسالها إلى تلك الحضارات.
اكتشاف الحياة خارج الأرض
منذ الاكتشاف الأول لكوكب خارج المجموعة الشمسية في عام 1995، أكثر من 5000 كوكب خارجيأو تم العثور على كواكب تدور حول نجوم أخرى.
كثير من هؤلاء الكواكب الخارجية صغيرة وصخرية، مثل الأرض، وفي المناطق الصالحة للسكن من نجومهم. المنطقة الصالحة للسكن هي مجموعة المسافات بين سطح الكوكب والنجم الذي يدور حوله والتي من شأنها أن تسمح للكوكب بالحصول على مياه سائلة، وبالتالي دعم الحياة كما نعرفها على الأرض.
عينة من الكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن هي المشاريع 300 مليون تجربة بيولوجية محتملة في مجرتنا – أو 300 مليون مكان، بما في ذلك الكواكب الخارجية والأجسام الأخرى مثل الأقمار، مع توفر الظروف المناسبة لنشوء علم الأحياء.
يبدأ عدم اليقين بالنسبة للباحثين بتعريف الحياة. يبدو أن تعريف الحياة يجب أن يكون سهلاً، لأننا نعرف الحياة عندما نراها، سواء كانت طائرًا يحلق أو ميكروبًا يتحرك في قطرة ماء. لكن لم يتفق العلماء على تعريفويعتقد البعض أن التعريف الشامل قد لا يكون ممكنا.
متعلق ب: 12 سببًا غريبًا لعدم اكتشاف البشر لحياة فضائية حتى الآن
ناسا تحدد الحياة باعتباره “تفاعلًا كيميائيًا مستدامًا ذاتيًا قادرًا على التطور الدارويني”. وهذا يعني كائنات ذات نظام كيميائي معقد يتطور من خلال التكيف مع بيئته. يقول التطور الدارويني أن بقاء الكائن الحي يعتمد على لياقته في بيئتها.
لقد تقدم تطور الحياة على الأرض على مدى مليارات السنين من الكائنات وحيدة الخلية إلى الحيوانات الكبيرة والأنواع الأخرى، بما في ذلك البشر.
الكواكب الخارجية بعيدة وأضعف بمئات الملايين من المرات من نجومها الأم، لذا فإن دراستها تمثل تحديًا. يستطيع علماء الفلك فحص الأجواء وأسطح الكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض باستخدام طريقة تسمى التحليل الطيفي للبحث عنه التوقيعات الكيميائية للحياة.
قد يكشف التحليل الطيفي توقيعات الأكسجين في الغلاف الجوي للكوكب، والتي تسمى الميكروبات بالطحالب الخضراء المزرقة التي نشأت عن عملية التمثيل الضوئي على الأرض منذ عدة مليارات من السنين، أو توقيعات الكلوروفيلوالتي تشير إلى الحياة النباتية.
ناساتعريف الحياة يؤدي إلى بعض الأمور المهمة ولكن أسئلة بلا إجابة. هل التطور الدارويني عالمي؟ ما هي التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تؤدي إلى بيولوجيا خارج الأرض؟
التطور والتعقيد
كل أشكال الحياة على الأرض، من جراثيم فطرية إلى الحوت الأزرق، تطورت من ميكروب آخر سلف مشترك منذ حوالي 4 مليارات سنة.
نفس العمليات الكيميائية تشاهد في جميع الكائنات الحية على الأرض، وتلك العمليات قد تكون عالمية. قد يكونون كذلك مختلفة جذريا في مكان آخر.
في أكتوبر 2024، أ اجتمعت مجموعة متنوعة من العلماء للتفكير خارج الصندوق في التطور. لقد أرادوا الرجوع إلى الوراء واستكشاف نوع العمليات التي خلقت النظام في الكون -سواء كانت بيولوجية أم لا- لمعرفة كيفية دراسة نشوء الحياة على عكس الحياة على الأرض تمامًا.
جادل اثنان من الباحثين الحاضرين بأن الأنظمة المعقدة من المواد الكيميائية أو المعادن، عندما تكون في بيئات تسمح لبعض التكوينات بالاستمرار بشكل أفضل من غيرها، تتطور لتخزين كميات أكبر من المعلومات. مع مرور الوقت، سيصبح النظام أكثر تنوعًا وتعقيدًا، ويكتسب الوظائف اللازمة للبقاء، من خلال نوع من الانتقاء الطبيعي.
لقد توقعوا أنه قد يكون هناك قانون لوصف تطور مجموعة واسعة من الأنظمة الفيزيائية. وسيكون التطور البيولوجي من خلال الانتقاء الطبيعي مجرد مثال واحد على هذا القانون الأوسع.
في علم الأحياء، معلومة يشير إلى التعليمات المخزنة في تسلسل النيوكليوتيدات على جزيء الحمض النووي، والتي تشكل مجتمعة جينوم الكائن الحي وتحدد شكل الكائن الحي وكيف يعمل.
إذا قمت بتحديد التعقيد من حيث نظرية المعلوماتسيؤدي الانتقاء الطبيعي إلى زيادة تعقيد الجينوم لأنه يخزن المزيد من المعلومات حول بيئته.
قد يكون التعقيد مفيدًا في قياس الحدود بين الحياة واللاحياة.
ومع ذلك، فمن الخطأ أن نستنتج أن الحيوانات أكثر تعقيدًا من الميكروبات. المعلومات البيولوجية تزداد مع حجم الجينوم، ولكن كثافة المعلومات التطورية قطرات. كثافة المعلومات التطورية هي جزء من الجينات الوظيفية داخل الجينوم، أو جزء من إجمالي المادة الوراثية التي تعبر عن الملاءمة للبيئة.
الكائنات التي يعتقد الناس أنها بدائية، مثل البكتيريا، لديها جينومات ذات كثافة معلوماتية عالية وهكذا تبدو مصممة بشكل أفضل من جينومات النباتات أو الحيوانات.
أ النظرية العالمية للحياة لا يزال بعيد المنال. ستتضمن مثل هذه النظرية مفاهيم التعقيد وتخزين المعلومات، لكنها لن تكون مرتبطة بها الحمض النووي أو أنواع معينة من الخلايا التي نجدها في علم الأحياء الأرضية.
لقد استكشف الباحثون البدائل للكيمياء الحيوية الأرضية. جميع الكائنات الحية المعروفة، من البكتيريا إلى الإنسان، تحتوي على الماء، وهو مذيب ضرورية للحياة على الأرض. المذيب هو وسط سائل يسهل التفاعلات الكيميائية التي يمكن أن تنشأ منها الحياة. لكن من المحتمل أن تنشأ الحياة من مذيبات أخرى أيضًا.
علماء الأحياء الفلكية ويلام باينز وسارة سيجر لقد استكشفوا آلاف الجزيئات التي قد تكون مرتبطة بالحياة. المذيبات المعقولة تشمل حامض الكبريتيك والأمونيا وثاني أكسيد الكربون السائل وحتى الكبريت السائل.
الحياة الغريبة قد لا تكون كذلك على أساس الكربونوالتي تشكل العمود الفقري لجميع جزيئات الحياة الأساسية، على الأقل هنا على الأرض. قد لا يكون كذلك بحاجة إلى كوكب من أجل البقاء.
قد تكون أشكال الحياة المتقدمة على الكواكب الغريبة كذلك الغريب أنهم لا يمكن التعرف عليها. بينما يحاول علماء الأحياء الفلكية اكتشاف الحياة خارج الأرض، سيتعين عليهم أن يكونوا مبدعين.
إحدى الاستراتيجيات هي القياس التوقيعات المعدنية على الأسطح الصخرية للكواكب الخارجية، منذ ذلك الحين يتتبع التنوع المعدني التطور البيولوجي الأرضي. مع تطور الحياة على الأرض، استخدمت وصنعت معادن للهياكل الخارجية والموائل. لقد زاد عدد المعادن المائة الموجودة عند تشكل الحياة لأول مرة إلى حوالي 5000 اليوم.
على سبيل المثال، الزركون عبارة عن بلورات سيليكات بسيطة يعود تاريخها إلى وقت ما قبل بدء الحياة. الزركون الموجود في أستراليا هو أقدم قطعة معروفة من القشرة الأرضية. لكن معادن أخرى مثل الأباتيت، وهو معدن فوسفات الكالسيوم المعقد، يتم إنشاؤه بواسطة علم الأحياء. الأباتيت هو العنصر الأساسي في العظام والأسنان وقشور الأسماك.
هناك استراتيجية أخرى للعثور على حياة تختلف عن تلك الموجودة على الأرض وهي الاكتشاف دليل على الحضارةمثل الأضواء الاصطناعية، أو ثاني أكسيد النيتروجين الملوث الصناعي في الغلاف الجوي. هذه أمثلة على آثار الحياة الذكية التي تسمى التوقيعات التقنية.
من غير الواضح كيف ومتى أ الكشف الأول من الحياة خارج الأرض سيحدث. ربما يكون ضمن النظام الشمسيأو عن طريق استنشاق أجواء الكواكب الخارجية، أو عن طريق الكشف عن إشارات راديوية صناعية من حضارة بعيدة.
البحث هو أ طريق ملتوي، وليس طريقا مستقيما. وهذا بالنسبة للحياة التي نعرفها، وبالنسبة للحياة التي لا نعرفها، فقد انتهت كل الرهانات.
أعيد نشر هذه المقالة المحررة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأ المادة الأصلية.
