چاپ

سیاست و بازاریابی - زومیت / کشف مولکول فسفین در جو یک کوتوله‌ی قهوه‌ای، درک دانشمندان از شیمی کیهانی، نشانگرهای زیستی و جستجو برای حیات فرازمینی را با چالشی جدی روبه‌رو کرده است.
کشف فسفین در جو کوتوله‌ی قهوه‌ای ولف 1130سی (Wolf 1130C) در فاصله‌ی 54 سال نوری از زمین، معمای شیمی فسفر در سراسر کهکشان راه شیری را پیچیده‌تر کرده است. به گفته‌ی تیمی از پژوهشگران به سرپرستی آدام برگاسر، اخترفیزیک‌دان در دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو، جرم باستانی ولف 1130سی با بیش از 10 میلیارد سال قدمت، دارای فسفین با غلظتی حدود 100 قسمت در هر میلیارد است.
بازار
نخستین و تاکنون تنها شناسایی قطعی فسفین (PH3) در کوتوله‌ای قهوه‌ای در جرم باستانی ولف 1130سی گزارش شده است. مقدار مشاهده‌شده با پیش‌بینی مدل‌ها همخوانی دارد، اما پرسش مهمی را ایجاد می‌کند: چرا فسفین در کوتوله‌های قهوه‌ای دیگر دیده نمی‌شود؟
تناقض یادشده، نشان می‌دهد که درک ما از شیمی فسفر کامل نیست و جایگاه فسفین را به‌عنوان یک نشانگر زیستی بالقوه، زیر سؤال می‌برد. کشف ولف 1130سی یادآوری می‌کند که فسفین را نمی‌توان به‌سادگی نشانه‌ی حیات دانست، زیرا این مولکول می‌تواند در محیط‌های غیرزیستی هم شکل بگیرد.
برگاسر در گفت‌وگو با ساینس‌آلرت توضیح داد: «مشکل در واقع ولف 1130سی نیست، بلکه کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های غول‌پیکر دیگر هستند. بر اساس درک فعلی ما از شیمی پویای جوهای غنی از هیدروژن در دماهای پایین، انتظار داریم فسفین شکل غالب فسفر باشد.»
اظهارات برگاسر نشان می‌دهد که حتی با وجود تلاش‌های فراوان با تلسکوپ‌های زمینی و جیمز وب، نخستین باری است که فسفین در یک کوتوله‌ی قهوه‌ای یا سیاره‌ی غول‌پیکر فراخورشیدی با غلظت پیش‌بینی‌شده شناسایی می‌شود. بنابراین، فرآیندهای شیمیایی مؤثر در شکل‌گیری یا جلوگیری از شکل‌گیری فسفین یکسان و جهان‌شمول نیستند. به بیان او، ولف 1130سی نشان می‌دهد شیمی فسفین از جرمی به جرم دیگر متفاوت است و این چیزی نیست که براساس انتظار کنونی از شیمی جو پیش‌بینی می‌شد.
ماجرای فسفین پیش‌تر نیز در سال 2020 خبرساز شده بود، زمانی که دانشمندان اعلام کردند در جو زهره فسفین یافته‌اند. در زمین، این مولکول عمدتاً توسط میکروب‌ها تولید می‌شود و به همین دلیل اخترزیست‌شناسان آن را یک نشانگر زیستی احتمالی می‌دانند. بااین‌حال، وجود فسفین تنها به فرآیندهای زیستی محدود نمی‌شود. این مولکول در مقادیر زیاد در جو مشتری و زحل نیز یافت شده و در اعماق داغ و پرفشار آن‌ها تشکیل می‌شود و سپس، به‌وسیله‌ی همرفت به لایه‌های بالاتر جو انتقال می‌یابد.
مدل‌های شیمی جو سیاره‌های غول‌پیکر و کوتوله‌های قهوه‌ای براساس داده‌های مشتری و زحل ساخته شده‌اند و معمولاً برای مولکول‌هایی مانند آمونیاک، کربن‌دی‌اکسید و متان به‌خوبی جواب می‌دهند. اما همان‌طور که برگاسر توضیح می‌دهد، شیمی فسفر رفتاری متناقض دارد. او می‌افزاید: «مدل ما برای مشتری، زحل و اکنون ولف 1130سی درست است، اما برای کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های فراخورشیدی دیگر خیر. این یک معمای واقعی است.»
کوتوله‌های قهوه‌ای که میان سیاره‌های غول‌پیکر و ستاره‌های کوچک قرار می‌گیرند، به‌عنوان آزمایشگاه‌های ارزشمند برای مطالعه‌ی هر دو دسته شناخته می‌شوند. پژوهشگران برای بررسی ولف 1130سی از تلسکوپ جیمز وب استفاده کردند و طیف‌نگاری فروسرخ آن را برای یافتن اثر جذب نور توسط فسفین انجام دادند. نتیجه خیلی زود مشخص شد.
برگاسر می‌گوید: «شگفت‌آور بود که ویژگی طیفی فسفین از همان ابتدا در داده‌ها به‌وضوح دیده می‌شد. در مطالعات قبلی برای یافتن ردهای ضعیف این مولکول نیاز به تحلیل‌های پیچیده بود، اما در ولف 1130سی حتی در داده‌های با وضوح پایین هم آشکار بود.»
مقدار فسفین در جو ولف 1130سی مشابه مقادیر مشاهده‌شده در مشتری و زحل است و با مدل‌های موجود مطابقت دارد. برای نخستین بار، جو یک کوتوله‌ی قهوه‌ای دقیقاً همان مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی فسفین را نشان می‌دهد و همین امر پرسش‌های تازه‌ای را مطرح می‌کند.
برگاسر در این باره می‌گوید: «برخی سرنخ‌ها، خاص‌بودن ولف 1130سی را نشان می‌دهند. این جرم نسبت به عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم فقیرتر است و شاید همین ترکیب غیرمعمول مسیر واکنش‌های فسفر را تغییر داده باشد. علاوه‌بر این، ولف 1130سی بخشی از یک منظومه‌ی سه‌تایی است که یک کوتوله‌ی سفید پرجرم را هم شامل می‌شود؛ جرمی که ممکن است منبع فسفر اضافی برای همراهانش باشد.»
دانشمندان معتقدند ادامه‌ی پژوهش برای حل معما ضروری است. آن‌ها باید مدلی ارائه کنند که توضیح دهد چرا تنها یکی از کوتوله‌های قهوه‌ای بررسی‌شده تاکنون، مقدار پیش‌بینی‌شده‌ی فسفین را دارد. همچنین، شرایط پایداری فسفین باید به‌طور دقیق مشخص شود. برگاسر می‌افزاید: «پرسش اصلی این است که آیا ولف 1130سی یک استثناست، یا بقیه‌ی کوتوله‌های قهوه‌ای؟»
در پایان، برگاسر می‌گوید با بررسی این مسئله از جنبه‌های مختلف، درک بهتری از منشأ فسفین، عنصری مهم در کهکشان، به‌دست خواهیم آورد و مشخص می‌کنیم که آیا می‌توان از آن برای جست‌وجوی حیات در سیارات دیگر استفاده کرد یا خیر. تا پیش از آشکاری پاسخ این معما، پژوهشگران هشدار می‌دهند که نباید فسفین را به‌سادگی نشانه‌ی حیات در سیارات بیگانه تفسیر کرد.
نتایج پژوهش در مجله ساینس منتشر شده است.