یافتن مولکول حیات در یک کوتوله قهوهای، موجب شگفتی دانشمندان شده است
کشف فسفین در جو کهکشان کوتولهی قهوهای ولف ۱۱۳۰سی (Wolf 1130C) که در فاصلهی ۵۴ سال نوری از ما قرار دارد، جنبههای شیمی فسفر را در کهکشان راه شیری به چالش کشیده است. تیمی به سرپرستی آدام برگاسر، اخترفیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، گزارش میدهد که این جرم کهن با قدمتی بیش از ۱۰ میلیارد سال، دارای فسفینی با غلظت تقریبی ۱۰۰ قسمت در میلیارد است.
این اولین و در حال حاضر تنها شناسایی بیچون وچرا از فسفین (PH3) در یک کوتولهی قهوهای در جرم کهن ولف ۱۱۳۰سی بهثبت رسیده است. غلظت مشاهدهشده با پیشبینیهای مدلها تطابق دارد، اما این مسئله سوالات مهمی را بهوجود میآورد: چرا در کوتولههای قهوهای دیگر اثری از فسفین مشاهده نمیشود؟
این تناقض نشاندهندهی نارسایی در درک ما از شیمی فسفر است و اعتبار فسفین به عنوان یک نشانگر زیستی بالقوه را زیر سوال میبرد. کشف ولف ۱۱۳۰سی به ما یادآوری میکند که نمیتوان به سادگی فسفین را نشانهای از حیات تلقی کرد، زیرا این مولکول ممکن است در محیطهای غیرزیستی نیز تشکیل شود.
برگاسر در گفتگو با ساینسآلرت بیان نمود: «مشکل واقعی در ولف ۱۱۳۰سی نیست، بلکه در کوتولههای قهوهای و سیارات غولپیکر دیگر است. بر اساس دانش فعلی ما از شیمی دینامیک جوهای غنی از هیدروژن در دماهای پایین، پیشبینی میشود که فسفین شکل غالب فسفر باشد.»
نقش فسفین بهعنوان یک نشانگر زیستی بالقوه با تردید مواجه شده است
اظهارنظرهای برگاسر بیانگر این است که با وجود تلاشهای گسترده با تلسکوپهای زمینی و جیمز وب، برای اولین بار است که فسفین با غلظت مورد انتظار در یک کوتولهی قهوهای یا سیارهی غولپیکر فراخورشیدی شناسایی میشود. بنابراین، فرآیندهای شیمیایی که در شکلگیری یا عدم شکلگیری فسفین مؤثرند، یکسان و جهانشمول نیستند. او خاطرنشان میکند که ولف ۱۱۳۰سی نشان میدهد که شیمی فسفین بین اجرام مختلف متفاوت است و این چیزی نیست که با انتظارات کنونی از شیمی جو قابل پیشبینی باشد.
موضوع فسفین پیشتر نیز در سال ۲۰۲۰ بهعنوان یک سوژه جذاب در اخبار مطرح شده بود، وقتی که دانشمندان خبر از کشف این مولکول در جو زهره دادند. در زمین، تولید عمده این مولکول به وسیلهی میکروبها صورت میگیرد و به همین دلیل اخترزیستشناسان آن را نشانهای از حیات احتمالی میدانند. با این حال، وجود فسفین صرفاً به فرآیندهای زیستی محدود نمیشود و این ماده در مقادیر زیاد در جو مشتری و زحل دیده میشود که در شرایط داغ و پرفشار آنها تشکیل میشود و سپس به لایههای بالایی جو تحت تأثیر همرفت منتقل میگردد.
بیشتر بخوانید
مدلهای شیمی جو سیارههای غولپیکر و کوتولههای قهوهای، بر پایه دادههای مربوط به مشتری و زحل طراحی شدهاند و عموماً عملکرد خوبی برای مولکولهایی نظیر آمونیاک، کربندیاکسید و متان داشتهاند. اما همانطور که برگاسر توضیح میدهد، رفتار شیمیایی فسفر دچار تناقضاتی است. او تصریح میکند: «مدل ما برای مشتری، زحل و هم اکنون ولف ۱۱۳۰سی صحیح است، اما برای کوتولههای قهوهای و سیارات فراخورشیدی دیگر خیر. این وضعیت به معنای یک معمای واقعی است.»
کوتولههای قهوهای که در میان سیارات غولپیکر و ستارههای کوچک واقع شدهاند، بهعنوان تجربیاتی ارزشمند برای مطالعهی هر دو دسته محسوب میشوند. پژوهشگران به کمک تلسکوپ جیمز وب اقدام به بررسی ولف ۱۱۳۰سی کرده و طیفنگاری فروسرخ آن را در راستای شناسایی اثرات جذب نور توسط فسفین انجام دادند. نتایج به سرعت مشخص شد.
برگاسر بیان میکند: «شگفتآور بود که مشخصات طیفی فسفین بلافاصله در دادهها به وضوح مشاهده شد. در مطالعات قبلی، برای شناسایی نشانههای ضعیف این مولکول نیاز به تحلیلهای پیچیدهای بود، اما در مورد ولف ۱۱۳۰سی حتی در دادههای با کیفیت پایین نیز به وضوح نمایان بود.»
