برای نخستین بار، دانشمندان موفق به شناسایی مولکولهایی شدهاند که توانایی تشکیل پیشسازهای قندها و اسیدهای آمینه را دارند؛ همان واحدهای بنیادی که برای آغاز شکلگیری حیات ضروریاند. این مولکولها در قرص عظیم غبار و گاز چرخان اطراف یک ستاره تازهمتولد دیده شدهاند؛ جایی که هنوز ستاره در مرحله نوزادی است و به شدت در حال شکلگیری و تغییر.
هرچند این کشف هنوز در مرحله مقدماتی و «قطعی» نیست، اما دریچهای تازه به روی ما میگشاید تا بفهمیم زندگی پیچیده از کجا آغاز میشود: از شیمی کیهانی در دل فضا، نه تنها پیش از تولد سیارهها بلکه حتی پیش از کاملشدن ستارهها.
کَمبِر شوارتس، اخترشیمیدان مؤسسه ماکس پلانک برای نجوم در آلمان، توضیح میدهد:
«نتایج ما نشان میدهد که قرصهای پیشسیارهای مولکولهای پیچیده را از مراحل اولیهتر به ارث میبرند، و این روند تشکیل مولکولهای پیچیده میتواند در همان دوران قرص پیشسیارهای ادامه پیدا کند.»
تولد ستارهها و سیارهها
ستارهها و سیارههایشان از ابرهای متراکم گاز مولکولی و غبار بسیار سرد به وجود میآیند؛ ابرهایی که در دل کهکشانها سرگرداناند. هنگامی که بخشی از این گاز چنان متراکم میشود که نیروی گرانش خودش آن را فروببرد، تودهای فشرده و چرخان شکل میگیرد.
این فرآیند بهگونهای است که ماده از ابر اطراف همچنان بر روی جرم مرکزی سقوط میکند و ستاره تازه متولد شده را بزرگتر و پرجرمتر میسازد. در همین حال، به دلیل پایستگی تکانه زاویهای، ذرات غبار اطراف مجبور میشوند در قالب قرصی شکل بگیرند که همچون نواری عظیم دور ستاره حلقه زده و آن را تغذیه میکند.
اما این وضعیت تا ابد پایدار نمیماند. با رشد ستاره، بادهای ستارهای و فشار تابش آن ماده اطراف را به بیرون میراند و بسیاری از گاز و غبار را از دسترس گرانشی خارج میکند. آنچه باقی میماند، قرصی باریکتر است که سرانجام بستر شکلگیری سیارهها میشود. به عبارت ساده، ما و سیاره زمین در حقیقت از «باقیماندههای ستارهها» ساخته شدهایم؛ فکری شگفتانگیز و شاعرانه.
چالش بقا برای مولکولهای حیاتی
اما در این مسیر یک مانع بزرگ وجود دارد: فرآیندهای پرآشوب در مراحل نخستین تولد ستارهها، از جمله شرارههای پرانرژی و تابشهای شدید، میتواند مولکولهای زیستی را نابود کند. سالها تصور بر این بود که هرگونه مولکول پیچیده زیستی نمیتواند در قرصهای پیشسیارهای دوام بیاورد و در نتیجه، اگر چنین مولکولهایی در سیارهها یافت شود، باید پس از آرامشدن اوضاع ستاره شکل گرفته باشند.
نمونهای تازه: ستاره V883 اوریونیس
اینجاست که به ستارهای خاص میرسیم: V883 Orionis. این ستاره هنوز در مرحله پروتواستار یا پیشستاره است؛ یعنی ستارهای که بهطور کامل شکل نگرفته و حدود ۱۳۵۰ سال نوری از ما فاصله دارد. جالب اینکه این ستاره همچنان در فاز «ویرانگر» خود قرار دارد، با شرارهها و فورانهای شدید انرژی.
گروهی از پژوهشگران به رهبری «ابوبکر فاضل» از مؤسسه ماکس پلانک، با استفاده از آرایه عظیم تلسکوپی ALMA در شیلی به بررسی طیف نور ساطعشده از این قرص پرداختند. نتیجه حیرتانگیز بود: شواهدی از دستکم ۱۷ مولکول آلی پیچیده شناسایی شد.
برخی از این مولکولها عبارتاند از:
- اتیلن گلیکول: یک الکل قندی ساده که میتواند پایهای برای شکلگیری مولکولهای پیچیدهتر باشد.
- گلیکولونیتریل: ترکیبی که پیشساز اسیدهای آمینهای چون گلیسین و آلانین و همچنین نوکلئوبازی به نام آدنین است؛ مادهای که بخش حیاتی از DNA و RNA را میسازد.
وجود این مولکولها در قرص پیشسیارهای یک ستاره در حال فوران نشان میدهد که احتمالاً این ترکیبات از خود ابر مولکولی اولیه به ارث رسیدهاند. این کشف شکاف مهمی را پر میکند: پلی میان شیمی پیشستارهای (در ابر مولکولی) و شیمی پسستارهای (در قرصهای سیارهساز).
فاضل در این باره میگوید:
«یافته ما به یک خط مستقیم از غنیسازی شیمیایی و افزایش پیچیدگی اشاره دارد؛ مسیری که از ابرهای میانستارهای آغاز میشود و تا منظومههای سیارهای تکاملیافته ادامه مییابد.»
شرایط شکلگیری مولکولها
این مولکولها در دماهای بسیار سرد تشکیل میشوند. پژوهشگران معتقدند که آنها بر سطح دانههای یخی در ابر مولکولی شکل گرفتهاند. سپس این دانهها با هم پیوند خورده و اجسام یخی بزرگتری ساختهاند که مولکولها در درونشان به دام افتادهاند.
با رشد ستاره نوزاد، گرمای آن افزایش مییابد و این یخها به آرامی تصعید میشوند. در نتیجه، مولکولهای درونشان آزاد میشوند و در قرص اطراف به گردش درمیآیند؛ جایی که تلسکوپهای قدرتمندی چون ALMA میتوانند امضای طیفی آنها را آشکار کنند.
گامهای بعدی پژوهش
با این حال، سیگنال شناساییشده بسیار ضعیف بوده و برای تأیید قطعی به رصدهایی با وضوح بالاتر و در طولموجهای بلندتر نیاز است. این رصدهای آینده نه تنها وجود همین مولکولها را تثبیت میکند، بلکه ممکن است مولکولهای جدیدی را نیز آشکار سازد.
پژوهشگران بهویژه به دنبال ترکیباتی هستند که در ساختارشان نیتروژن وجود دارد؛ عنصری که در دادههای ALMA به شکل غیرعادی اندک بود.
فاضل میگوید:
«شاید لازم باشد به دیگر بخشهای طیف الکترومغناطیسی هم نگاه کنیم تا مولکولهای پیشرفتهتری را بیابیم. چه کسی میداند در آینده چه کشفهای دیگری در انتظار ماست؟»
اهمیت کشف برای فهم منشأ حیات
اهمیت این یافته تنها در کشف چند مولکول محدود نمیشود. در واقع، این نتیجه تصویری از یک «زنجیره شیمیایی» به ما میدهد: از ابرهای گازی میانستارهای گرفته تا دیسکهای سیارهساز و سرانجام سیاراتی مانند زمین. اگر حیات روی زمین توانسته از چنین مولکولهایی آغاز شود، شاید سیارات بیشماری در گوشه و کنار کیهان نیز چنین فرصتی داشته باشند.
این کشف نشان میدهد که شیمی کیهانی، بستر جهانی و مشترک برای شکلگیری زندگی است. حیات، شاید نه یک استثنا بلکه پیامدی طبیعی از تکامل شیمیایی در فضا باشد.
