التوقيع الحيوي
الاسبوع الماضي، تم إصدار إعلان لا يصدق حول البحث عن حياة خارج كوكب الأرض: اكتشاف غاز الفوسفين في سحب كوكب الزهرة – وهو مؤشر محتمل على الحياة أو “التوقيع الحيوي”. الآن قد تكون بعض الغازات إيجابية كاذبة للبصمات الحيوية لأنها يمكن أن تنشأ عن طريق عمليات كيميائية أخرى على كوكب مثل العمليات الكيميائية الضوئية في الغلاف الجوي أو العمليات الجيولوجية تحت السطح التي تخلق غازًا معينًا. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الميثان أيضًا توقيعًا حيويًا و كنا نطارده على المريخ، لكننا نعلم أنه يمكن أيضًا تكوين الميثان جيولوجيًا. يعد العثور على الفوسفين في السحب الزهرية أمرًا رائعًا حقًا لأننا لا نعرف حاليًا أي طريقة لإنشاء الفوسفين بطريقة غير حيوية أو بدون أن تكون الحياة جزءًا من المعادلة. السؤال هو – كم الحياة ؟؟
“معقولية”
بمجرد اكتشاف بصمة حيوية ، فإن إحدى الطرق لاستبعاد الإيجابيات الخاطئة هي النظر إلى تركيز الغازات المعنية ومعرفة ما إذا كانت كمية معقولة من الحياة يمكن أن تولد الغاز. تم الكشف عن غاز الفوسفين في السحب الزهرية بتركيزات 20 جزء في البليون (جزء في المليار). إذا كانت الكتلة الحيوية المطلوبة لإنشاء هذا التركيز للغاز عالية ، فقد لا تزال هناك عملية غير مألوفة غير مألوفة. لأنه في حين أن كوكب الزهرة قد يكون له حياة ، فإن طلب تركيزات عالية من الحياة في عالم يُعتقد عمومًا أنه لا يمتلك سطحًا صالحًا للسكن يبدأ في تقليل مصداقيتك الفضائية.
لقد نظرت الدراسات السابقة بالفعل في حساب الكتلة الحيوية المطلوبة لتحديد مدى معقولية أن غاز البصمة الحيوية هو في الواقع منتج ثانوي للكائنات الحية وليس بعض العمليات اللاأحيائية الأخرى غير المعروفة. Seager و Bains و Hu في عام 2013 نشر دراسة ببصيرة مفادها أن معظم عمليات البحث عن الفضاء الخارجي لدينا من المحتمل أن تبحث في أجواء غريبة بعيدة لتحديد ما إذا كانت كيمياء الغلاف الجوي إشارة لنا بأن شيئًا ما يعيش هناك. إحدى هذه الإشارات هي الكيمياء غير المتوازنة – الغازات التي لا ينبغي أن تتعايش معها ، أو الوفرة الزائدة من غاز معين. على سبيل المثال ، إذا كان شخص ما ينظر إلى كوكبنا من على بعد سنوات ضوئية ، ليروا أن تركيز الأكسجين في غلافنا الجوي أعلى بعشر مرات مما ينبغي أن يكون في حالة التوازن الكيميائي. هذا عدم التوازن ناتج عن خلق الحياة على الأرض للأكسجين وإضافته إلى الغلاف الجوي. لا نعرف أي عملية غير حيوية أخرى يمكن أن تفسر هذه الدرجة من عدم التوازن. إشارة أخرى هي وجود غاز بدون مصدر معروف سوى الحياة. وهنا يأتي دور الفوسفين. في حالة عدم وجود عمليات معروفة أخرى ، د. سارة سيجر واستكشفت وفريقها “ما إذا كان يمكن إنتاج غاز بصمة حيوية بواسطة كتلة حيوية معقولة ماديًا.” وبينما لا نعرف بالضبط ما سيكون الكائن الفضائي ، فإننا نعلم أن بعض العمليات الكيميائية والفيزيائية عالمية. فقط الكثير من الطاقة يمكن اشتقاقه من تفاعلات كيميائية معينة. وهكذا ، استخدمت الدراسة هذه المبادئ العامة لتجنب الوقوع في فخ “التضاريس الأرضية” – مبنية على جميع النماذج البيولوجية على أساس الحياة التي نعرفها على الأرض.
بناءً على نماذج مثل نماذج الدكتورة سارة سيجر وفريقها أعلاه ، دراسة جديدة قام بها مانسافي لينجام وأبراهام لوب تم إطلاق سراحه في 16 سبتمبرالعاشر التي طبقت النماذج على الاكتشاف الأخير للفوسفين على كوكب الزهرة. النتائج؟
“وجدنا أن كثافات الكتلة الحيوية النموذجية التي تنبأ بها نموذجنا البسيط أقل بعدة مرات من متوسط كثافة الكتلة الحيوية للغلاف الحيوي الجوي للأرض.” – لينجام ولوب 2020
بعبارة أخرى ، سيتعين على حياة أقل بكثير أن تعيش في سحب كوكب الزهرة لخلق مستوى الفوسفين الذي اكتشفناه مقارنة بكمية الحياة التي تعيش في غيوم كوكبنا – كمية معقولة من الحياة. هذا مثير حقًا لأنه يعني أنه لا يزال بإمكاننا اعتبار الحياة مصدرًا محتملاً لغاز الفوسفين. كمية صغيرة من الحياة المحتملة تعطي إشارة يمكننا رؤيتها من الأرض لإعلامنا بوجودها. إذا كانت كمية الكتلة الحيوية المطلوبة عالية حقًا ، فقد يتعين علينا بعد ذلك البحث عن عمليات غير حيوية أخرى لسنا على دراية بها لأنه من غير المحتمل وجود تركيزات عالية من الحياة على كوكب الزهرة.
– غروب الشمس في بحيرة شيباندوان ، أونتاريو – سي ماثيو سيموني
الحياة في الغيوم
نصل الآن إلى الجزء المثير من التكهن بنوع الحياة الذي يمكن أن ينتج الفوسفين. منذ عام 1967، عالم الاتصال العلمي الكبير وعالم الفلك كارل ساجان ، وعالم الفيزياء الحيوية هارولد موروتويتز ، تكهنوا بالحياة في غيوم كوكب الزهرة. بالنسبة إلى أول بضعة مليارات من السنين من تاريخها ، ربما كان كوكب الزهرة أكثر ملاءمة للحياة فقط ليصبح كوكب الزهرة الذي نعرفه في المليار الماضية. لم يكن للحياة وقت فقط للتطور على السطح ولكن من المحتمل أن يهاجر إلى الغيوم أيضًا. يكتنف سطح كوكب الزهرة بالغيوم والأجواء شديدة الكثافة ، وهو غير مريح إلى حد ما بمقدار 460 درجة مئوية – وهو حار بدرجة كافية لإذابة الرصاص. تعني الأيام “الباردة” على كوكب الزهرة يؤدي الصقيع. لذلك السطح خارج مدى الحياة. لكن الغيوم قصة مختلفة. في السحب على ارتفاع 50 كم فوق سطح كوكب الزهرة ، تنخفض درجات الحرارة إلى حوالي 5 درجات مئوية حيث يمكن أن تتشكل قطرات الماء. قال ساجان أنه “ليس من الصعب بأي حال تخيل بيولوجيا محلية” في تلك الطبقة من الغيوم. تصور ساجان وموروويتز “أكياس عائمة” حية يبلغ قطرها حوالي 4 سم وتحمل فقاعة من الهيدروجين بداخلها لتبقى مرتفعة.
ومع ذلك ، تشير الأبحاث المعاصرة إلى أن الحياة الميكروبية قد تكون أكثر ملاءمة لسحب كوكب الزهرة. بحث للدكتورة سارة سيجر يتنبأ بالميكروبات الموجودة داخل القطيرات في طبقات السحابة لأن “متطلبات البيئة السائلة هي إحدى السمات العامة لجميع أشكال الحياة بغض النظر عن تركيبتها الكيميائية الحيوية.” المشكلة هي أنه بمجرد أن تنمو القطرات بشكل كبير بما يكفي ، فإنها تتسرع في سقوط ارتفاعات منخفضة في درجات حرارة مدمرة. ثم ستتنوع دورة حياة هذه الميكروبات بين حالة “أبواغ صغيرة مجففة وخلايا أكبر ، نشطة التمثيل الغذائي ، تسكن القطيرات”. لذلك ، تعيش الميكروبات المقترحة في قطرة ماء غنية بالمغذيات. يتكثف الماء ، ولكن عندما يترسب ويتبخر في مستويات السحب المنخفضة ، حوالي 33-48 كم ، يجف الميكروب. في حالة الجفاف ، يتم رفعه بواسطة الرياح التي تعيد الميكروب إلى ارتفاعات أعلى حيث يعيد ترطيب نفسه في منزل جديد لقطرات الماء. وأثناء فترة نشاط الميكروب الأيضي خلال نقطة واحدة ، من المحتمل أن ينتج … الفوسفين.
لم أكن لأرى هذا قادمًا. في مخيلتي ، سيكون المريخ أولاً. لقد قدمت العديد من عروض القبة السماوية حيث كنا نطير عبر النظام الشمسي في بحث افتراضي عن الحياة خارج الأرض ودائمًا ما كنا نتخلى عن كوكب الزهرة على أنه “ربما يكون شديد الحرارة”. ومع ذلك ، فإن واحدة من أفضل البصمات الحيوية الممكنة للحياة جاءت من هذا العالم الجهنمية. لكن هذا علم! نحن نتوقع ، ونختبر ، ونتعلم ، وربما نكتشف شيئًا أكثر إثارة للدهشة مما كنا نتخيله (على الرغم من أنني ما زلت أتجذر للمثانات العائمة. #teamVenusfloatbladders)
المزيد للاستكشاف:
غاز الفوسفين في سحابة سطح كوكب الزهرة – الطبيعة
اكتشاف الفوسفين في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة – هل هو مؤشر على احتمال وجود حياة؟ – علم الأحياء الفلكي
هل وجد العلماء للتو علامات الحياة على كوكب الزهرة؟ – الكون اليوم
ماذا يوجد على سطح كوكب الزهرة: تاريخ برنامج Venera “- فيديو Universe Today
الحياة في غيوم كوكب الزهرة؟ ساجان وموروويتز 1967 – الطبيعة
ضباب الغلاف الجوي السفلي للزهرة كمستودع للحياة الميكروبية المجففة – Seager at al 2020
