این ابزارها در میان سال‌های نوری به جستجو می‌پردازند تا نشانه‌ای – هر نشانه‌ای – از وجود حیات در جایی غیر از زمین بیابند. اما اگر با وجود تمام تلاش‌های‌مان، این مشاهدات هیچ نشانه‌ای از حیات در کهکشان راه شیری نشان ندهند، چه؟
این سؤال ترسناکی است. اگر ما همچنان تلسکوپ‌های حساس‌تری بسازیم تا سیارات دمایی را بررسی کنیم و باز هم چیزی نیابیم، چه می‌شود؟ برای رسیدن به این نتیجه که شاید فقط ما در کیهان هستیم، چند سیاره را باید بررسی کنیم؟
در حال حاضر، اخترشناسان تنها بخش بسیار کوچکی از سیارات موجود را شناسایی کرده‌اند – حدود ۷۰۰۰ سیاره تا این لحظه. گروهی از پژوهشگران به رهبری دکتر دانیل آنگرهاوزن از مؤسسه ETH زوریخ و مؤسسه SETI به این اندیشیده‌اند که اگر جست‌وجوهای آینده هم مانند جست‌وجوهای کنونی بی‌ثمر باشند، چه اطلاعاتی درباره احتمال وجود حیات در کیهان می‌توان به دست آورد؟ آن‌ها این پرسش‌ها را با تحلیل بیزی (Bayesian) بررسی کرده‌اند؛ روشی که از طریق به‌روزرسانی اطلاعات موجود می‌تواند احتمال وجود حیات در سیارات فراخورشیدی را ارزیابی کند.
(تصویر: ناسا / مرکز تحقیقاتی ایمز / مؤسسه SETI / آزمایشگاه JPL-کلتک)
در این پژوهش، اعضای تیم فرض کردند که تعداد سیاراتی که بررسی می‌شوند آن‌قدر زیاد است که بتوان نتایج معناداری درباره فراوانی زیست‌پذیری و وجود حیات در همسایگی کهکشانی ما گرفت. البته هنوز عدم قطعیت‌هایی وجود دارد. حتی با ابزارهای پیشرفته، جست‌وجوی سیارات فراخورشیدی باید به‌دقت به خطاها، مجهولات و سوگیری‌ها (مانند پیش‌فرض‌هایی درباره انواع خاصی از سیارات) توجه کند.
تیم آنگرهاوزن تعداد حداقلی سیارات مورد نیاز برای نتیجه‌گیری درباره وجود حیات را تعیین کرد: اگر دانشمندان ۴۰ تا ۸۰ سیاره را بررسی کنند و در هیچ‌یک اثری از حیات نیابند، می‌توان نتیجه گرفت که کمتر از ۱۰ تا ۲۰ درصد از سیارات مشابه دارای حیات‌اند. اگر این درصد را به کل کهکشان تعمیم دهیم، در نهایت به این نتیجه می‌رسیم که شاید تنها حدود ۱۰ میلیارد سیاره در راه شیری امکان زیست داشته باشند. و در ناحیه ما از کهکشان، ممکن است این عدد بسیار کمتر باشد.
چالش‌های کاوش سیارات دوردست: کشف ناشناخته‌ها در جهان بی‌پایان
مطالعه سیارات دیگر ستارگان کار ساده‌ای نیست. اول باید آن‌ها را از درخشش شدید ستاره‌شان تفکیک کرد. سپس، باید فرضیاتی درباره ساختارشان داشت: آیا مانند زمین سنگی‌اند و جو دارند؟ آیا غول‌های گازی‌اند؟ دنیای گدازه‌اند؟ غول‌های یخی؟ فاصله‌شان از ستاره چقدر است؟ آیا قمر دارند؟ اگر دارند، آیا محیط مناسبی برای حیات دارند؟ و چه نوع حیاتی؟ و…
نوع سیاره تعیین می‌کند که آیا امکان وجود حیات هست یا نه. افزون بر این، هر مشاهده‌ای با محدودیت‌هایی همراه است که در داده‌ها بازتاب پیدا می‌کند. مثلاً ممکن است نشانه‌های جَوی حیات (یا نبود آن) نادیده گرفته شوند. دانشمندان ممکن است برخی سیارات را اشتباه به‌عنوان غیرقابل زیست کنار بگذارند، در حالی که مناسب‌اند، یا اساساً سیاراتی به‌طور کامل نادیده گرفته شوند.
آنگرهاوزن می‌گوید: «مسئله فقط تعداد سیاراتی نیست که مشاهده می‌کنیم – مهم این است که چه سؤالاتی می‌پرسیم و چقدر به مشاهده‌مان (یا نیافتن چیزی) اطمینان داریم. اگر مراقب نباشیم و بیش از حد به توانایی‌مان برای شناسایی حیات اعتماد کنیم، حتی یک بررسی بزرگ هم می‌تواند به نتایج گمراه‌کننده منجر شود.»
کاهش عدم‌قطعیت در جستجوی حیات: رویکردها و چشم‌اندازها
برنامه‌ریزی برای جست‌وجوهای آینده حیات در حال انجام است. موفقیت آن‌ها به این بستگی دارد که دانشمندان فرض‌های درستی درباره مکان‌های ممکن یا ناممکن برای حیات داشته باشند. این فرض‌ها، که بر دانش پیشین و مشاهدات جدید استوارند، می‌توانند بسیاری از عدم‌قطعیت‌ها را درباره جهان‌های زیست‌پذیر کاهش دهند.
برای نمونه، پروژه‌ی LIFE (تداخل‌سنج بزرگ برای سیارات فراخورشیدی) که توسط ETH زوریخ رهبری می‌شود، قرار است در دهه آینده پرتاب شود. هدف آن جست‌وجوی حیات در سیارات فراخورشیدی و هم‌زمان فهرست‌کردن تنوع آن‌هاست. برای این کار، ابزارهای آن جو سیارات سنگی معتدل را بررسی خواهند کرد تا ترکیب آن را تحلیل کنند. طیف‌سنج این ابزار، به دنبال مولکول‌های کلیدی حیات، مانند اکسیژن، متان و هیدروکربن‌ها خواهد گشت.
اگر همین ابزار جو زمین را بررسی کند، اکسیژن، متان و گازهای دیگر نشانه‌ای از حیات تشخیص داده خواهند شد.
برای جلوگیری از نتایج بی‌ثمر، جست‌وجوهای LIFE بر آمار بیزی که تیم آنگرهاوزن انجام داده تکیه خواهد کرد. این مأموریت ده‌ها و بلکه صدها سیاره با جرم، شعاع و دمای مشابه زمین را بررسی خواهد کرد. هدف، یافتن نشانه‌های آب، ترکیبات آلی مربوط به حیات، و دیگر زیست‌امضاها است. با افزایش تعداد سیارات بررسی‌شده، نتایج آماری دقیق‌تری درباره سیارات قابل‌زیست به دست خواهد آمد – به‌ویژه در منطقه نزدیک ما در کهکشان.
همیشه بخشی از ماجرا نامطمئن خواهد ماند
در نهایت، مشاهدات مأموریت LIFE (و دیگر پروژه‌ها) به ما کمک خواهند کرد تا پرسش‌های جدیدی درباره سیارات دارای حیات مطرح کنیم: چند سیاره واقعاً حیات دارند؟ چه درصدی از آن‌ها سنگی‌اند و در منطقه‌ی قابل‌زیست قرار دارند؟ چند تای آن‌ها نشانه‌های واضحی از بخار آب، اکسیژن یا متان در جوشان دارند؟
کار تیم آنگرهاوزن در تحلیل آماری، به مأموریت LIFE کمک خواهد کرد تا سؤالات درستی در مسیر جست‌وجوی جهان‌های زیست‌پذیر مطرح کند. آنگرهاوزن می‌گوید: «اگر حتی فقط یک نشانه مثبت از حیات پیدا کنیم، عدم‌قطعیت به واقعیت تبدیل می‌شود. حتی اگر حیات نیابیم، می‌توانیم به‌صورت کمّی بفهمیم سیارات با زیست‌امضای قابل شناسایی چقدر کمیاب یا فراوان‌اند.»
حتی اگر بررسی‌های آینده مانند LIFE نشانه‌ای از حیات در سیارات همسایه پیدا نکنند، باز هم دریچه‌ای به درک میزان کمیابی یا فراوانی محیط‌های زیست‌پذیر در کیهان خواهند گشود. با در نظر گرفتن عدم‌قطعیت‌ها و پرسیدن سؤالات دقیق، دانشمندان می‌توانند ابزارهای قدرتمندی برای فهم جایگاه ما در کیهان خلق کنند. در نهایت، دانش سیارات فراخورشیدی فقط برای یافتن پاسخ درباره حیات نیست – بلکه درباره طرح سؤالات درست و پذیرفتن عدم‌قطعیت به‌عنوان بخشی از مسیر نیز هست.
