نجوم و اختر شناسی

آيا امكان حيات روي قمر زحل، انسلادوس وجود دارد ؟ آيا حيات ميكروبي در داخل انسلادوس، جايي كه نور خورشيد نمي‌رسد، عمل فوتوسنتز غير ممكن است و اكسيژني در دسترس نيست مي‌تواند وجود داشته باشد؟
براي پاسخ به اين پرسش، نياز نيست فراتر از سياره‌ي خود را جستجو كنيم تا مثال‌هايي از انواع اكوسيستم‌هاي خارجي كه مي‌توانند حيات را روي قمر آبفشان زحل به وجود آورند، پيدا كنيم. پاسخ به نظر مي‌رسد مثبت است، اين امكان مي‌تواند وجود داشته باشد.
در سال‌هاي اخير گونه‌هايي از حيات روي زمين يافت شده است كه در مكان‌هايي كه خورشيد نمي تابد و به دليل رخ ندادن عمل فوتوسنتز اكسيژن نيز موجود نيست، خوب رشد مي‌كنند. ميكروب‌هايي كشف شده‌اند كه با انرژي‌اي كه از واكنش شيميايي بين انواع متفاوت مواد معدني به دست مي‌آيد، زنده مي مانند و انواعي ديگر از واپاشي‌هاي راديو اكتيو ميان صخره‌اي انرژي لازم براي زنده ماندن را كسب مي‌كنند. اين اكوسيستم‌ها به طور كامل از اكسيژن يا مواد آلي كه با فوتوسنتز در روي سطح زمين توليد ‌مي‌شود، مستقل هستند. اين اكوسيستم‌هاي ميكروبي استثنايي نمونه‌هايي ازحيات هستند كه ممكن است امروزه در داخل انسلادوس وجود داشته باشند.
سه نوع از اين اكوسيستم‌ها كه روي زمين يافت شده‌اند به احتمال زياد مي‌توانند مبنايي براي حيات روي انسلادوس باشند. دو گونه‌ي آن‌ها بر اساس متانوژنها(methanogen)‌عمل مي‌كنند كه به يك گروه باستاني مربوط به باكتري به نام آركايي(archaea)، ‌باكتري‌هاي زنده‌اي كه در محيط‌هاي سخت بدون اكسيژن رشد مي‌كنند‌، تعلق دارد. صخره هاي آتشفشاني عميق در طول رود كلمبيا و آبشار‌هاي آيداهو ميزبان دو نوع از اين اكوسيستم‌ها هستند كه انرژي خود را از ميان واكنش‌هاي شيميايي صخره هاي مختلف بيرون مي‌كشند. سومين اكوسيستم با انرژي توليد شده در واپاشي راديو اكتيو صخره‌‌ها تقويت مي‌شود و بسيار پايين‌تر از سطح زمين در يك معدن در آفريقاي جنوبي يافت شد.بنابراين شواهد به امكان حيات در انسلادوس اشاره مي‌كند.
ولي چگونه اين حيات آغاز خواهد شد؟ يك مشكل اساسي در پاسخ به اين سوال اين است كه ما نمي‌دانيم چگونه حيات روي زمين سرچشمه گرفت و هم‌چنين قادر به ايجاد مجدد اولين جرقه‌ي حيات در آزمايشگاه نيستيم. ولي خبرهاي خوبي نيز وجود دارد: نظريه‌هاي بسياري براي آغاز حيات روي زمين وجود دارد. حال سوال اين است كه آيا اين نظريه‌ها در انسلادوس صادق هستند؟ به نظر مي‌رسد دو نظريه از نظريه‌هاي مربوط به آغاز حيات روي زمين، نظريه‌ي سوپ آغازين و نظريه‌ي خروجي درياي عميق، در انسلادوس مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
نظريه‌ي سوپ آغازين
بنا بر اين نظريه آغاز حيات در سوپي از مواد آلي كه از منابع غير زيستي گرد هم مي‌آيند، رخ مي‌دهد. اين نظريه توسط چارلز داروين طراحي شد و در آزمايشي معروف در سال 1953 هنگامي كه دو شيميدان به نام‌هاي استنلي ال ميلر (Stanley L.Miller) و هارولد سي يوري (Harold C.Urey) سوپ آغازين مواد شيميايي را كه تصور مي‌شد در زمين ابتدايي قبل از شروع حيات وجود داشته است پختند، ثابت شد. يك جرقه، شبيه صاعقه از ميان اين مخلوط به شدت تقليل يافته‌ي متان، آمونياك، بخار آب و هيدروژن عبور داده شد. در طول دو هفته، مقدار كمي اسيد آمينه ‌ـ‌مقداري از بلوك‌هاي سازنده حيات‌ـ در سوپ شكل گرفت.
اگر چه ميلر و يوري حيات را ايجاد نكردند، آن‌ها نشان دادند مولكول‌هاي بسيار پيچيده‌اي ـ‌‌اسيد‌هاي آمينه‌ـ به طور خود به خود مي‌توانند از مواد شيميايي ساده‌تر حاصل شوند. در روي زمين، اين امكان وجود دارد كه عناصر آلي سوپ از مواد موجود روي زمين اوليه توليد شده باشند. نظريه‌ي ديگر اين است كه سوپ عناصري مانند مواد دنباله‌دارهاي فرودي و غبار بين سياره‌اي را مخلوط مي‌كند. مواد شيميايي آلي قسمتي از مواد خامي بودند كه انسلادوس و قمر‌هاي ديگر زحل را تشكيل دادند. منشٲ گرماي انسلادوس به درستي مشخص نيست، ولي احتمالات متعددي وجود دارد كه مي‌توانسته به انسلادوس يك لايه آب مايع داده باشد و تا به امروز باقي مانده است.
پيشتر از اين، اين امكان وجود دارد كه واپاشي‌هاي راديو اكتيويته‌ي كوتاه عمر كه در صخره‌ها رخ مي‌دهند، انسلادوس را گرم كرده باشد و اثرات كشندي اين گرما را تا به امروز حفظ كرده باشند يا ممكن است مدار كشيده‌ي اوليه، گرماي كشندي بيشتري از آن‌چه كه امروزه وجود دارد را موجب شده باشد. يك ارتباط كشندي قديمي با قمري ديگر گرما را ايجاد كرده است. نظريه‌ي ديگر گرما را حاصل از جرياني به نام سرپنتيزيشن( serpentization)، در جايي كه پيوند شيميايي آب و صخره‌ها‌ي سيليكات در لايه‌اي بالاتر از هسته‌ي قمر رخ مي‌دهد، مي‌داند. اين رويداد حجم صخره را افزايش مي‌دهد و انرژي را به شكل گرما توليد مي‌كند. هريك از اين مكانيزم‌هاي گرمايي ممكن است يك زير سطح مايع محتوي محلول غني از نظر مواد آلي ايجاد كند كه به انسلادوس اين امكان را مي‌دهد تا سوپ مناسب آغازين حيات را مهيا كند.
نظريه‌ي خروجي درياي عميق
نظريه‌ي خروجي درياي عميق براي پيدايش حيات بر روي زمين ممكن است به خوبي در انسلادوس هم به كار گرفته شود. در اين طرح ، حيات روي زمين در يك فصل مشترك آغاز مي‌شود، جايي كه شاره‌هاي قدرتمند شيميايي كه توسط مكانيزم كشندي يا ساير مكانيزم‌ها گرم شده‌اند، از زير بستر دريا بيرون مي‌آيند. انرژي شيميايي كه از گاز‌هاي تقليل يافته شده مانند سولفيد هيدروژن و هيدروژن دريافت مي‌شود، از يك خروجي در تماس با يك عامل اكسيد كننده مناسب مانند دي‌اكسيد‌كربن بيرون مي‌آيد. نقاط داغ روي كف درياي انسلادوس مي‌تواند مكان‌هايي براي اين گونه جريان باشند.
اين كه چه مدت طول مي‌كشد تا حيات در زماني ‌كه عناصر موجود و محيط مناسب باشد آغاز شود، خود سوالي است كه پاسخي براي آن نداريم، ولي به نظر مي‌رسد كه در روي زمين اين روند به سرعت رخ داده است. پس احتمال دارد حيات بر روي انسلادوس در يك درياچه‌ي كوچك گرم زير سطح يخي بيش از ده‌ها مليون سال پيش آغاز شده باشد. بقاي زندگي نياز به يك محيط از آب مايع، عناصر ضروري و مواد غذايي و يك منبع انرژي دارد. در انسلادوس ما شواهدي براي آب مايع داريم، ولي ما از منشٲ آن اطلاعي نداريم.
ما مواد شيميايي آلي در آن‌جا مشاهده كرده‌ايم، پرواز نزديك فضاپيماي كاسيني از كنار انسلادوس در 22 اسفند سال گذشته مقداري مواد شيميايي آلي پيچيده را نيز نشان مي‌دهد. هر منبع انرژي از هر نوع، چشمه‌ها‌ي آب گرم ايجاد مي‌كند. همچنان‌كه بررسي‌هاي كاسيني ادامه دارد، ما به دنبال قطعه‌هاي بيشتري از اين پازل جالب مي‌گرديم.
اولين قدم براي پاسخ به اين پرسش كه آيا حيات در داخل سطح زيرين حاوي آب انسلادوس وجود دارد يا نه اين است كه تركيبات آلي در داخل ستون ابر (Plume) را تجزيه و تحليل كنيم. عبور كاسيني در 22 اسفند سال گذشته از ميان ستون ابر برخي اندازه گيري‌هايي را كه به ما در رسيدن به پاسخ كمك مي‌كند را فراهم كرد. در ضمن فراخواني آن براي پرواز دوباره از ميان ستون ابر براي دستيابي به اندازه گيري‌هاي بيشتر در آينده، مقدم بر ديگر برنامه‌هاي اين فضاپيما است. سرانجام در ماموريت ديگري در آينده ممكن است، فضاپيمايي بتواند نزديك ستون ابر فرود آيد و يا حتي مواد داخل ستون ابر را به منظور تجزيه و تحليل آزمايشگاهي به زمين منتقل كند.