سال هاست که جست وجوی حیات فرازمینی با یک نشانه ساده گره خورده است: آب. اما گروهی از پژوهشگران می گویند این نگاه می تواند گمراه کننده باشد. به باور آن ها، برای پیدا کردن حیات باید به جای سیاره های صرفاً غنی از آب، سراغ دنیاهایی رفت که از نظر مواد شیمیایی، به ویژه فسفر و نیتروژن، شرایط لازم را دارند؛ چون بدون این دو عنصر، حتی اگر اقیانوس هم باشد، حیات شکل نمی گیرد.

دانشمندان در شکار نشانه های حیات، مدت ها آب را یکی از مهم ترین علامت ها می دانستند. منطق این موضوع ساده است: حیاتِ شناخته شده روی زمین بدون آب مایع دوام نمی آورد و اکسیژن هم برای بسیاری از شکل های زندگی آشنا، حیاتی است. با این حال، گروهی از متخصصان تاکید می کنند که تمرکز صرف بر سیاره های غنی از آب می تواند مسیر را اشتباه ببرد، چون آب به تنهایی چیزی را تضمین نمی کند.

استدلال اصلی این است که حیات، آن طور که ما آن را می شناسیم، برای آغاز و ادامه، به مواد اولیه مشخصی نیاز دارد. دو مورد از کلیدی ترین ها فسفر و نیتروژن است. اگر سیاره ای اقیانوس داشته باشد، خشکی هم داشته باشد، اما این مواد در دسترس نباشند، حیات شکل نمی گیرد یا دست کم آن نوع حیاتی که برای ما قابل تصور است.

نویسنده اصلی پژوهش، دکتر کریگ والتون از ETH زوریخ، به دیلی میل می گوید ممکن است سیاره ای ظاهراً عالی به نظر برسد، اما هیچ حیاتی در آن نیست و هرگز هم نخواهد بود چون عناصر ضروری تقریباً وجود ندارند.

پژوهشگران می گویند بدون فسفر و نیتروژن، حیات ساخته نمی شود؛ حتی در حضور آب فراوان. فسفر برای ساخت DNA و RNA لازم است؛ مولکول هایی که اطلاعات ژنتیکی را ذخیره و منتقل می کنند. نیتروژن هم بخش ضروری پروتیین هاست؛ همان مواد پایه ای که سلول ها را می سازند و عملکردشان را جلو می برند. به همین دلیل، وجود این دو عنصر، شرط اصلی برای امکان شروع حیات معرفی می شود.

اما مهم این است که این عناصر در کجا قرار می گیرند؛ در سطح و پوسته سیاره که در دسترس فرایندهای زیستی باشد، یا در عمق و هسته که دسترسی به آن عملاً ناممکن است. پژوهشگران توضیح می دهند که حیات تنها روی دنیاهایی می تواند شکل بگیرد که در منطقه گُلدیلاکس شیمیایی قرار دارند؛ یعنی جایی که مقدار فسفر و نیتروژن در گوشته سنگی سیاره، دقیق و مناسب باشد.

بر اساس توضیح پژوهشگران، سرنوشت فسفر و نیتروژن به چیزی وابسته است که آن را تعادل اکسیژن در لحظه شکل گیری سیاره می نامند؛ نه اکسیژن موجود در جو، بلکه میزان اکسیژن در کل ترکیب سیاره. زمانی که سیارات از سنگ های گداخته سرد می شوند، یک فرایند جداسازی رخ می دهد؛ عناصر سنگین مثل آهن به سمت هسته فرو می روند و عناصر سبک تر به سطح می آیند و گوشته و پوسته را شکل می دهند.

اگر در این مرحله اکسیژن بیش از حد باشد، فسفر در گوشته قفل می شود و نیتروژن به سمت جو رانده می شود و در نهایت ممکن است به فضا از دست برود. نتیجه این است که مواد مغذی حیاتی یا از سطح دور می شوند یا به شکل هایی در می آیند که دیگر برای شروع حیات قابل استفاده نیستند. اگر هم اکسیژن خیلی کم باشد، فسفر با عناصر سنگین پیوند می خورد و همراه آن ها به هسته کشیده می شود؛ جایی که دیگر نقشی در شکل گیری حیات ندارد.

دکتر والتون می گوید داشتن اکسیژن خیلی زیاد یا خیلی کم در کل سیاره باعث می شود سیاره برای حیات مناسب نباشد، چون مواد کلیدی در هسته گیر می افتند و چیزی برای سطح باقی نمی ماند. پژوهشگران با مدل سازی عددی نشان داده اند که یک بازه بسیار باریک وجود دارد که در آن اکسیژن دقیقاً به اندازه ای است که هم فسفر و هم نیتروژن در گوشته به مقدار کافی باقی بمانند. به زبان ساده، سیاره باید از نظر شیمیایی، دقیقاً در نقطه درست متولد شده باشد.

پژوهشگران می گویند زمین با یک خوش شانسی عجیب، درست در منطقه گلدیلاکس قرار گرفته است و همین باعث شده تعادل لازم برای در دسترس بودن مواد کلیدی ایجاد شود. اما همین نتیجه، یک پیام نه چندان دلگرم کننده هم دارد: شاید دنیاهای قابل سکونت بسیار کمیاب تر از چیزی باشند که اخترشناسان قبلاً تصور می کردند.

دکتر والتون پیشنهاد می کند ممکن است تعداد سیارات قابل زیست فقط یک تا 10 درصد مقدار برآوردهای قبلی باشد. اختلافی که هم روش های جست وجوی حیات و هم نگاه ما به آینده اکتشافات فضایی را زیر و رو می کند.

در این دیدگاه، وجود اکسیژن زیاد که امروز معمولاً به عنوان نشانه مناسب بودن یک دنیا برای زندگی تلقی می شود، می تواند برعکس عمل کند و علامت ناسازگار بودن شرایط شیمیایی باشد. والتون هشدار می دهد که تصور کنید برای سکونت به سیاره ای سفر کرده اید، اما بعد بفهمید فسفر کافی برای کشاورزی و تولید غذا وجود ندارد. او می گوید بهتر است قبل از تصمیم های بزرگ، شرایط شکل گیری سیاره بررسی شود.

این یافته ها حتی برای حیات روی مریخ هم نکته هایی دارد. پژوهشگران می گویند مریخ کمی بیرون از منطقه گلدیلاکس شیمیایی قرار دارد. از نظر شرایط شکل گیری، مریخ احتمالاً فسفر بیشتری دارد و این می تواند رشد غذا را از این جهت ساده تر کند. اما در عوض، مواد شیمیایی دیگری روی سطح فراوان است که خاک را با نمک های تند و سخت آلوده می کند. همچنین سطح مریخ از نظر نیتروژن بسیار فقیرتر است و همین آن را برای حیات، به خصوص حیات مشابه زمین، نامناسب می کند.

پژوهشگران پیشنهاد می کنند جست وجوی حیات فرازمینی باید بیشتر روی ترکیب شیمیایی سیاره های فراخورشیدی متمرکز شود. اندازه گیری مستقیم این ترکیب دشوار است، اما می توان با بررسی نوع ستاره میزبان سرنخ گرفت؛ چراکه سیارات عمدتاً از همان مواد اولیه ای ساخته می شوند که ستاره میزبانشان از آن شکل گرفته است. بنابراین منظومه هایی با ستاره های شبیه خورشید، برای جست وجوی حیات مناسب تر معرفی می شوند.