کیهانی با ملکول های آلی و زیستی

سالهاست که بشریت همسایگان هوشمندی را در میان ژرفای سرد و تاریک فضا متصور می‌شود و برای دستیابی به این کشف بزرگ لشگری از پیچیده ترین کاوشگر های فضایی را به کار برده است. به اعتقاد برخی از دانشمندان ایجاد حیات و تکامل آن در زمین می تواند در هرکجای دیگر عالم نیز روی دهد و به بیان ساده‌تر حیات یک پدیده‌ی کیهانی است. اما برای یافتن موجودات هوشمند فرازمینی ابتدا باید به دنبال زیست فرازمینی باشیم و دست‌یابی به این هدف نیازمند آگاهی از حضور یا عدم حضور ملکول‌های زیستی و پیش‌ساز‌های آن در محیط میان‌ستاره‌ای است.

 

همانطور که در شماره های پیشین نیز اشاره شد، شکل‌گیری عناصر زیستی مانند کربن و اکسیژن تنها چند‌صد میلیون سال پس از شکل‌گیری کیهان امکان‌پذیر بوده است اما تشکیل ساختار‌های ملکولی زیستی فرایندی زمان‌بر و جداگانه‌ای است. این فرایند زیبا و باشکوه از عوامل چند اتمی کربنی در دل فضای سرد کیهان آغاز می‌شود و وبا ایجاد ساختارهای سازنده‌ی ملکول‌های مهم حیات همچون  قند‌های ساده چهار کربنی ادامه می‌یابد ... .

ملکول های زیستی همگی از عوامل ساده شیمیایی تشکیل شده‌اند که در ساختارشان به طور معمول کربن، اکسیژن و بخصوص هیدروژن یافت می‌شود. تلسکوپ فضایی هرشل در طول موج‌ فروسرخ به بررسی حضور یا عدم حضور این ملکول‌ها در محیط میان ستاره‌ای پرداخته است. از جمله مهمترین موارد آنها می توان به هالیدهای ساده، هیدریدها، اکسیدها، آب و ترکیبات مشابه ‌آنها در طول موج های فروسرخ و رادیویی اشاره نمود. همچنين در طول موج های فروسرخ دور نشانه هایی از خطوط جذبی ناشی از ترکیبات پیچیده‌تر کربنی، مانند متانول، سیانو هیدروژن، فرمالدهید (متانال) و دی متیل اتر را یافت؛ بنابراین سحابی شکارچی چیزی فراتر از توده‌گازی متشکل از هیدروژن و هلیم است. در تصویر رو به رو ساختار تعدادی از عوامل کربنی آلی را مشاهده می‌کنید.

 ستارگان پرجرم تر از خورشید در پایان عمر‌خود با انفجار ابرنواختری حجم کثیری از عناصر زیستی را به صورت غبار پراکنده می‌سازند، اما ستارگان رده‌ی OوB  نیز در مرحله‌ی غول سرخ ، ذرات میکروسکوپی کربنی در غالب دانه‌های ریز گرافیتی را به صورت باد‌های ستاره‌ای در فضا منتشر می کنند. حجم این توده ها در طی هر یک میلیون سال به 10 برابر جرم خورشید هم می‌سد! و این شروعی بر یک واکنش زنجیره وار آلی در محیط میان ستاره ای است.

مشاهدات تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا در طول موج های فرابنفش، نشانه‌هایی از هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای( PAHs) را که ناشی از شکسته شدن و یا ترکیب ذرات کربنی منفرد یا صفحات گرافیتی در حضور پرتوهای فرابنفش را در سحابی‌ها، و پرامون ستارگان مذکور  است را نشان می‌دهد. این ملکول‌ها در زمین معمولا ناشی از فرایند احتراق هستند و به صورت دوده دیده‌می‌شوند. اما به دلیل خلاء گسترده فضا، این ملکول ها غالبا منفرد باقی می مانند تا زمانی که جذب دیسک‌های غباری پیرامون ستارگان جوان گردند. در این محیط که تراکم گاز ، تابش ها و دما به نسبت بیشتر است این ذرات باردار به ملکول‌های کربنی پیچیده‌تری مانند های متان (CH4)، آمونیاک (4NH)، آب، سیانوهیدروژن (HCN) ، فرمآلدئید (H2CO)، سیانوژن(CN) ، سیانواستیلن(HC3N) و هیدروکسید(OH) مبدل می‌شوند و به کمک انرژی های میان ملکولی در سطح غبار‌ها و ذرات یخی پرامون دیسک نقش می‌بندند. این ذرات به مرور زمان و در تراکم بالاتر مواد، پیوند‌های پایدار تری را شکل‌می دهند که در نهایت منجر به ایجاد‌ آمینواسید‌ها، قندها و طیف وسیعی از ملکول‌های آلی می‌گردند که در ساختار های زیستی نقش آفرینی می کنند. 

این مجموعه واکنش ها در مناطقی که ستارگان جوان درحال شکل‌گیری هستند بیش از پیش دیده میشود. به طور مثال دو گروه از ستاره‌شناسان  در اوایل سال جاری میلادی موفق به کشف «متیل ایزوسیانات» در نزدیکی ستاره‌های خورشید مانند شدند که آن نیز ترکیب ارگانیکی و از مواد سازنده‌ی حیات است. به گفته محققان: «این خانواده از مولکول‌های ارگانیک در سنتز پپتیدها و آمینواسیدها نقش دارند که می توان گفت در شکل پروتئینی‌شان، بنیان زیستی حیات محسوب می‌شوند».


منظومه‌ی IRAS 1693-2422، شواهدی مبنی بر وجود مولکول قند ساده را نیز در خود دارد. این کشف که جزئیات آن در دو مقاله مجزا آورده شده، به‌وسیله‌ی «تلسکوپ‌های رادیویی آرایه‌ی آلما» در صحرای آتاکامای شیلی صورت گرفته است. منظومه‌ی ستاره‌ای فوق، سه ستاره در درون خود دارد که در مراحل اولیه‌ی شکل‌گیری خود قرار دارند. این ستاره‌ها در منطقه‌ای مملو از ستاره به نام «رو اوفیوچی» قرار دارند که در فاصله ۴۰۰ سال نوری از ما جای گرفته‌اند. این سه ستاره با لایه‌ای از گاز و غبار احاطه شده‌اند؛ اینجا دقیقاً همان جایی بود که ستاره‌شناسان شواهدی از متیل ایزوسیانات و بسیاری از عوامل شیمی آلی را یافتند.


به گفته «نیلز لایترینک» از این تیم نحقیقاتی و ستاره‌شناس رصدخانه‌ی لیدن در هلند: «علاوه بر شناسایی مولکول‌ها، ما می‌خواهیم که چگونگی شکل‌گیری آن‌ها را نیز درک کنیم. آزمایش‌های آزمایشگاهی ما نشان می‌دهد که متیل ایزوسیانات می‌تواند در شرایط سرد مشابه با فضای میان ستاره‌ای، بر روی ذرات یخ نیز تشکیل شود. این یافته به ما می‌گوید که این مولکول که اساس پیوندهای پپتیدی ( پیوند میان پروتئین ها در آنزیم ها که جزو مهمترین ملکول های زیستی در زمین محسوب می شوند) است، در واقع می‌تواند در مجاور ستاره‌های خورشید مانند جوان حضور داشته باشد».

نشانه‌های این واکنش های شیمیایی در ساختار دنباله دار‌ها بخصوص گیسوی آنها، به وضوح به چشم‌ می‌خورد. این تنوع به قدری زیاد است که دانشمندان را متحیر ساخته است. به طور مثال ده ها نوع آمینواسید؛ در ساختار یخی دنباله دار ها دیده شده و این در حالی است که در حیات زمینی تنها 20 نوع آمینو اسید وجود دارد.  یا باز‌های آلی تشکیل دهنده‌ی DNA که چهار نوع هستند، این در حالی است که بازهای نامتعارف اما مشابه با مدل‌های زمینی در ساختار این کوه های یخی  و حتی  شهابسنگ ها نیز دیده شده.

دانشمندان مدت هاست که در میان شهابسنگ‌های غیر فلزی و غنی از کربن نشانه هایی از قند های ساده 4 کربنی که به قند مانوز  نام دارند را یافته اند و این خود مهر تاییدی بر این مطلب است که در آغاز شکل‌گیری حیات در زمین، چگونه ترکیبات شیمیایی لازم جهت پیدایش حیات، محیا شده است. بنا بر این پیدایش حیات در زمین نمی تواند محدود به سیاره ما و منظومه شمسی باشد و به عبارت ساده‌تر شاید حیات یک پدیده‌ی کیهانی باشد.

تمامی دانسته‌های علم اخترزیست‌شناسی بر اساس دانسته‌های حیات زمینی و احتمالات برخواسته از این حدس ها و گمانه زنی ها است. در حالی است که تنوع حیات در سیاره زمین بقدری زیاد و  باشکوه است که تقریبا هیچ نقطه ای از زمین خالی از زندگی نمانده و می توان احتمال داد این تنوع را در ابعاد بسیار ژرف‌تر در دیگر نقاط کیهان نیز وجود داشته باشد.