نشانه حیات در سیاره‌ای ۱۲۰ سال نوری دورتر کشف شد

دی‌متیل سولفید یا DMS، در جست‌وجوی حیات مورد توجه قرار گرفته است، زیرا منشأ آن روی زمین عمدتاً به موجودات زنده اقیانوس‌ها بازمی‌گردد. میکروب‌ها و جلبک‌های دریایی ترکیبات پیش‌ساز آن را تولید می‌کنند، فرایندهای زنجیره غذایی باعث آزاد شدن DMS در آب دریا می‌شوند و بخشی از این گاز فرّار از سطح آب وارد جو می‌شود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب، ویژگی‌های طیفی ضعیفی را در اطراف K2-18 b ثبت کرده است که به گفته یک گروه پژوهشی، با وجود DMS سازگار هستند. این سیاره حدود ۱۲۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. با این حال، گروه‌های دیگری که همین داده‌ها را بررسی کرده‌اند، شواهد آماری معناداری برای وجود این مولکول پیدا نکرده‌اند.

این موضوع همچنان یک اختلاف علمی فعال است و هنوز اجماع علمی درباره آن وجود ندارد.

چرا DMS روی زمین نشانه‌ای زیستی به نظر می‌رسد؟

یک مقاله مروری در سال ۲۰۲۳ در مجله Nature Reviews Earth & Environment چرخه جهانی DMS در اقیانوس‌ها را بررسی کرده است؛ چرخه‌ای که فیتوپلانکتون‌ها، باکتری‌ها و دیگر موجودات زنده آن را هدایت می‌کنند. نویسندگان این مطالعه برآورد کرده‌اند که DMS دریایی سالانه بین ۱۵ تا ۴۰ تراگرم گوگرد وارد جو زمین می‌کند.

با این حال، بیشتر این گاز هرگز به جو نمی‌رسد. بیش از ۹۰ درصد آن در ستون آب مصرف یا تجزیه می‌شود. بخش باقی‌مانده از مرز میان دریا و هوا عبور کرده و وارد جو می‌شود و سپس اکسید می‌شود و در تشکیل ذرات معلق سولفاتی نقش دارد.

این سابقه DMS روی زمین باعث شده است این مولکول به‌عنوان یک زیست‌نشانگر احتمالی مطرح شود. اما این موضوع به آن معنا نیست که DMS در هر سیاره‌ای به‌طور قطعی وجود حیات را ثابت می‌کند. یک سیاره دوردست ممکن است مواد اولیه، فشار، میزان تابش و مسیرهای واکنش شیمیایی متفاوتی داشته باشد.

جیمز وب دقیقاً چه چیزی ثبت کرده است؟

جیمز وب نمونه‌ای از هوای K2-۱۸ b را مستقیماً جمع‌آوری نکرده است. هنگام عبور این سیاره از مقابل ستاره میزبان خود، بخش کوچکی از نور ستاره از میان جو سیاره عبور می‌کند. مولکول‌های مختلف، طول موج‌های خاصی از نور را جذب می‌کنند و الگوهایی به جا می‌گذارند که پژوهشگران تلاش می‌کنند آنها را از سیگنالی بسیار ضعیف‌تر از نور خود ستاره استخراج کنند.

نخستین تحلیل داده‌های جیمز وب که در سال ۲۰۲۳ اعلام شد، از ابزارهای NIRISS و NIRSpec استفاده کرد. این مطالعه وجود متان و دی‌اکسید کربن را گزارش داد و همچنین به یک نشانه احتمالی از DMS اشاره کرد که اطمینان کمتری نسبت به سایر یافته‌ها داشت. آژانس فضایی اروپا نیز اعلام کرد که استنباط مربوط به DMS از استحکام کمتری برخوردار است و نیاز به تأیید دارد.

در آوریل ۲۰۲۵، نیکو مادوسودان و همکارانش تحلیلی از داده‌های فروسرخ میانی را در مجله The Astrophysical Journal Letters منتشر کردند. آنها با استفاده از ابزار MIRI جیمز وب دریافتند که DMS و/یا دی‌متیل دی‌سولفید یا DMDS می‌توانند طیف مشاهده‌شده را با سطح معناداری حدود سه سیگما توضیح دهند. از آنجا که این دو مولکول از نظر طیفی با یکدیگر هم‌پوشانی دارند، داده‌ها نمی‌توانستند میان DMS و DMDS تمایز قائل شوند.

چرا تشخیص پیشنهادی همچنان مورد اختلاف است؟

سطح سه سیگما یک ترجیح آماری وابسته به مدل است و به معنای مشاهده مستقیم مولکول نیست. نتیجه می‌تواند با تغییر روش برخورد با اثرات آشکارساز، نحوه دسته‌بندی نقاط طول موج و همچنین مولکول‌های جایگزینی که در مقایسه وارد می‌شوند، تغییر کند.

یک تحلیل مشترک به سرپرستی رافائل لوکه به این نتیجه رسید که هنگام بررسی همزمان مشاهدات فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانی، شواهد کافی برای وجود DMS یا DMDS وجود ندارد. کوین استیونسون و همکارانش نیز گزارش کردند که نویز قرمز بر داده‌های MIRI تأثیر گذاشته است. بر اساس دسته‌بندی طول موجی مورد ترجیح آنها، در ۸۷.۵ درصد از بازیابی‌های داده، گازهای گوگردی مورد نظر برتری نداشتند.

لوئیس ولبنکس و همکارانش نیز در تحلیلی منتشرشده در Nature Astronomy به نتیجه‌ای مشابه رسیدند. هنگامی که دامنه جست‌وجوی مولکولی گسترده‌تر شد، مشخص شد که نامزدهای زیادی می‌توانند بخش‌هایی از این طیف کم‌قدرت را توضیح دهند. نتیجه مهم از نظر روش‌شناسی این است که برتری یک مولکول نسبت به یک گزینه مقایسه‌ای مشخص، به این معنا نیست که همان مولکول در مقایسه با مجموعه بسیار بزرگ‌تری از گزینه‌ها نیز برتری خواهد داشت.

این اختلاف علمی پیش از آنکه به پرسش درباره وجود حیات برسد، از یک سؤال بنیادی‌تر آغاز می‌شود: اگر واقعاً یک ویژگی طیفی مشاهده شده باشد، دقیقاً کدام مولکول آن را ایجاد کرده است؟

شیمی غیرزیستی هنوز رد نشده است

تشبیه شرایط زمین محدودیت‌هایی نیز دارد. DMS در مواد دنباله‌داری غیرزنده و همچنین در یک ابر مولکولی میان‌ستاره‌ای گزارش شده است. هیچ‌کدام از این محیط‌ها نشان نمی‌دهند که جو K2-۱۸ b چه مقدار DMS می‌تواند تولید کند، اما هر دو نشان می‌دهند که برای وجود این مولکول در طبیعت، الزاماً به حیات نیاز نیست.

در مارس ۲۰۲۶، یک پیش‌چاپ از شان جردن و همکارانش مسیرهای پیشنهادی تولید ترکیبات آلی گوگردی به‌صورت غیرزیستی را در جوهای زیرنپتونی غنی از هیدروژن بررسی کرد. یکی از این مسیرها توانست DMS و DMDS را در مقادیری تولید کند که بالقوه قابل مشاهده باشند. با این حال، میزان کارایی این فرایند به‌شدت به سد انرژی یک واکنش محدودکننده سرعت وابسته بود؛ واکنشی که هنوز به‌صورت آزمایشگاهی اندازه‌گیری نشده است.

همین مدل‌ها همچنین هیدروکربن‌هایی مانند اتان را به مقدار زیاد تولید کردند. این هیدروکربن‌ها می‌توانند با ویژگی‌های طیفی نسبت‌داده‌شده به گازهای آلی گوگردی هم‌پوشانی داشته باشند. بنابراین، نرخ واکنش‌های شیمیایی در آزمایشگاه و داده‌های مربوط به جذب نور نیز در کنار انجام مشاهدات بیشتر با تلسکوپ اهمیت دارند.

یک تحلیل جدید همچنان DMS را به‌عنوان گزینه‌ای محتمل مطرح می‌کند

با این حال، استدلال مخالف نیز از بین نرفته است. در سال ۲۰۲۶، لورنزو پیکا-چیامارا، مادوسودان و همکارانش یک جست‌وجوی داوری‌شده میان ۶۶۱ مولکول ردی را منتشر کردند. در این مطالعه، DMS تنها نامزدی بود که در مجموعه داده‌های فروسرخ میانی و فروسرخ نزدیک، زمانی که این داده‌ها به‌صورت مستقل بررسی شدند، به‌طور مداوم به حداقل آستانه تعیین‌شده برای فاکتور بیز می‌رسید.

با این حال، این نتیجه همچنان محدود بود. نویسندگان از مقدار lnB برابر یا بیشتر از ۲.۰ به‌عنوان آستانه غربالگری استفاده کردند؛ مقداری که اندکی پایین‌تر از آستانه متعارف ۲.۵ برای ترجیح آماری متوسط است که خود آنها به آن اشاره کرده‌اند. همچنین نتیجه مربوط به فروسرخ نزدیک به فرضیات مربوط به افست آشکارساز وابسته بود.

آنها نتیجه گرفتند که DMS همچنان یک گزینه محتمل است و به مشاهدات بیشتری نیاز دارد. با این حال، آنها وجود یک زیست‌نشانگر تأییدشده را گزارش نکردند.

شواهد بعدی باید چه چیزهایی را مشخص کنند؟

برای اینکه پرونده مربوط به وجود DMS قوی‌تر شود، این یافته باید در برابر تحلیل‌های مستقل داده‌ها، روش‌های مختلف دسته‌بندی طول موج، مجموعه‌های گسترده‌تر از مولکول‌ها و مدل‌های واقع‌بینانه‌تر برای نویز مقاومت کند.

پس از آن، پژوهشگران باید نشان دهند که غلظت استنباط‌شده این مولکول می‌تواند در جو K2-۱۸ b باقی بماند و همچنین محیط عمیق‌تر این سیاره با وجود یک اقیانوس قابل سکونت سازگار است، نه اینکه این جرم آسمانی در واقع یک مینی‌نپتون داغ و غنی از گاز باشد.

تنها پس از طی این مراحل است که منشأ این مولکول به پرسش اصلی تبدیل خواهد شد.

در حال حاضر، جیمز وب یک ویژگی احتمالی و بسیار جالب را در اختیار دانشمندان قرار داده است؛ اما خود مولکول، وجود اقیانوس و تفسیر زیستی آن، همگی همچنان تأیید نشده‌اند.