دانشمندان در ورای کهکشان ما، نشانههایی از مواد حیاتی یافتند
در سالهای اخیر، شواهد فزایندهای نشان دادهاند که مواد اولیهی حیات — به شکل مولکولهای آلی پیچیده (COMs: Complex Organic Molecules) — در زایشگاههای ستارهای و دیسکهای پیشسیارهای شکل میگیرند.
این مولکولها که اساس شیمی زیستی را تشکیل میدهند، شامل ترکیبات کربنی مانند الکلها، اسیدها و استرها هستند و نقشی کلیدی در فرایند شکلگیری حیات در سیارات جوان دارند. در مطالعهای تازه، گروهی از پژوهشگران ناسا به سرپرستی دانشمندان مرکز پرواز فضایی گادرد (GSFC)، موفق شدند حضور این مولکولها را نه تنها در کهکشان خودمان، بلکه در اطراف ستارگان جوان خارج از کهکشان راه شیری نیز شناسایی کنند.
با استفاده از دادههای بهدستآمده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و ابزار MIRI (دستگاه فروسرخ میانی)، این تیم پنج ترکیب مختلف کربنی را در ابر ماژلانی بزرگ (LMC) — نزدیکترین کهکشان همسایهی ما — شناسایی کردند.
کشف درخشان در ورای راه شیری
این تحقیق را مارتا سویوو (Marta Sewiło)، استاد اخترشناسی دانشگاه مریلند و پژوهشگر مرکز سیارات فراخورشیدی و اخترفیزیک ستارهای در ناسا گادرد، هدایت کرده است. در این پروژه، او به همراه همکاران خود از مراکز پژوهشی بینالمللی، از جمله رصدخانه لیدن (Leiden Observatory)، رصدخانه رم، مؤسسه ماکس پلانک برای اخترشناسی رادیویی (MPIFR)، مؤسسه فیزیک دانشگاه کلن، و چند دانشگاه دیگر همکاری داشتهاند.
با استفاده از طیفسنج با تفکیک متوسط (MRS) ابزار MIRI، تیم سویوو پنج مولکول آلی پیچیده را در یخهای اطراف ستارهی نوزاد ST6 شناسایی کردند. این مولکولها شامل استالدهید (Acetaldehyde)، اسید استیک (Acetic Acid)، اتانول (Ethanol)، و متیل فرمات (Methyl Formate) بودند — ترکیباتی که هر کدام در زمین کاربردهای آشنا دارند: متانول و اتانول انواع شناختهشدهی الکلاند؛ متیل فرمات و استالدهید در صنایع شیمیایی استفاده میشوند؛ و اسید استیک همان جزء اصلی سرکه است.
در گذشته، چنین ترکیباتی تنها در زایشگاههای ستارهای در درون کهکشان ما شناسایی شده بودند، اما اکنون برای نخستین بار، این مولکولها در کهکشانی دیگر — ابر ماژلانی بزرگ — کشف شدهاند. بهویژه کشف اتانول، متیل فرمات، و استالدهید در محیطی خارج از کهکشان راه شیری، دستاوردی تاریخی است.
تلسکوپ جیمز وب، چشمی فراتر از تصور
سویوو در بیانیهای از دانشگاه مریلند گفت:
«این کشف را مدیون حساسیت فوقالعادهی تلسکوپ جیمز وب و قدرت تفکیک زاویهای بالای آن هستیم. پیش از وب، تنها مولکول پیچیدهای که بهطور قطعی در یخهای اطراف ستارگان جوان شناسایی شده بود، متانول بود — آن هم در کهکشان خودمان. اما اکنون، دادههای وب به ما اجازه دادهاند تا اطلاعات بیسابقهای را تنها از یک طیف به دست آوریم.»
تلسکوپ جیمز وب با دقتی بینظیر قادر است نشانههای ضعیف مولکولها را در طیف فروسرخ شناسایی کند، حتی اگر آن مولکولها در فاصلهی هزاران سال نوری از ما باشند.
چگونه مولکولهای آلی در فضا شکل میگیرند؟
مدلهای شیمیایی نشان میدهند که COMها در دو فاز گاز و یخ روی دانههای غبار میانستارهای شکل میگیرند. واکنشهای شیمیایی میان اتمها و مولکولهای ساده، مانند کربن، اکسیژن و هیدروژن، بهتدریج مولکولهای پیچیدهتری را تولید میکنند. پیش از این، شواهدی از وجود متانول و متیل فرمات در حالت گازی در ابر ماژلانی بزرگ دیده شده بود، اما شناسایی آنها در حالت یخی گامی فراتر است و نشان میدهد که این ترکیبات میتوانند حتی در شرایط سختتر نیز شکل بگیرند.
تصویر بزرگنماییشده از ناحیهی شکلگیری ستارگان در ابر بزرگ ماژلانی (مرکز)، تصویری در فروسرخِ دور از ابر بزرگ ماژلانی (بالا، سمت راست)، و تصویری از ستارهی ST6 (پایین، سمت راست). منبع: NASA / ESA / CSA / JPL-Caltech / M. Sewiło و همکاران (۲۰۲۵)
ویل روچا (Will Rocha) از دانشگاه لیدن، یکی از نویسندگان مقاله، میگوید:
«کشف این مولکولها در یخها تأیید میکند که واکنشهای شیمیایی میانستارهای میتوانند در محیطهایی بسیار سختتر از منظومهی شمسی نیز بهطور مؤثر رخ دهند.»
محیطی همانند جهان آغازین
ابر ماژلانی بزرگ در حدود ۱۶ هزار سال نوری از ما فاصله دارد و فقط یکسوم تا نیمی از عناصر سنگین (مانند کربن، نیتروژن و آهن) را نسبت به کهکشان راه شیری دارد. در عوض، سطح تابش فرابنفش در آن بسیار بالاتر است. این ویژگیها باعث میشود که این کهکشان به محیطی ایدهآل برای مطالعهی فرایند شکلگیری ستارگان در اوایل کیهان تبدیل شود.
حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ، نخستین نسل از ستارگان (که با نام جمعیت III شناخته میشوند) تنها از هیدروژن و هلیوم شکل گرفتند. این ستارگان بسیار پرجرم (تا هزار برابر جرم خورشید) و کوتاهعمر بودند و با تابشهای فرابنفش شدید، محیط اطرافشان را غنی از عناصر سنگینتر کردند. پس از انفجار آنها در ابرنواخترها، این عناصر در سراسر فضا پراکنده شدند و زمینهی شکلگیری نسلهای بعدی ستارگان و سیارات را فراهم کردند.
سویوو در ادامه میگوید:
«محیطی با فلزینگی پایین، یعنی کمبود عناصر سنگینتر از هیدروژن و هلیوم، شباهت زیادی به کهکشانهای نخستین جهان دارد. آنچه از ابر ماژلانی بزرگ میآموزیم، میتواند در درک بهتر ما از کهکشانهای دورتر و جوانتر نقش مهمی ایفا کند.»
نموداری که ترکیبات آلی پیچیده (COMs) شناساییشده بر روی دانههای غبار یخی پیرامون ستارهی ST6 را نشان میدهد. منبع: مرکز پروازهای فضایی گادارد ناسا (NASA’s Goddard Space Flight Center).
بلوکهای سازندهی حیات زودتر از تصور شکل گرفتند
کشف مولکولهای آلی پیچیده در چنین محیطی نشان میدهد که مواد اولیهی حیات بسیار زودتر از آنچه پیشتر تصور میشد، در جهان شکل گرفتهاند — و نه تنها در شرایط آرام و پر فلز منظومهی شمسی، بلکه حتی در محیطهای خشن و ابتدایی کیهان.
تیم پژوهشی همچنین نشانههایی از وجود گلیکوالدهید (Glycolaldehyde) مشاهده کردند — مولکولی کربندار که شباهت زیادی به کربوهیدراتها دارد و یکی از پیشمادههای مولکولهای زیستی پیچیدهتر مانند RNA محسوب میشود. البته این یافته نیازمند بررسیهای بیشتر است تا تأیید نهایی شود.
از زایش ستاره تا پیدایش سیارات
یافتههای این گروه همچنین حاکی از آن است که مولکولهای کشفشده میتوانند از مراحل آغازین شکلگیری سیارات جان سالم به در برند. هنگامیکه دیسکهای گاز و غبار به گرد ستارگان جوان شکل میگیرند، ماده در اثر گرمایش ناشی از تجمع (accretion heating) فشرده میشود و دما بالا میرود. اگر این مولکولها در برابر این حرارت تاب بیاورند، میتوانند در مواد اولیهی سیارات گنجانده شوند و بعدها در سطح یا جوّ آنها زمینهساز واکنشهای شیمیایی حیاتی شوند.
به بیان دیگر، حیات ممکن است نه از صفر در سیارات شکل گرفته باشد، بلکه از ترکیباتی که پیشتر در فضای میانستارهای پدید آمدهاند آغاز شده باشد.
گام بعدی: جستوجوی گستردهتر در کهکشانهای همسایه
سویوو در پایان میگوید:
«در حال حاضر تنها یک منبع در ابر ماژلانی بزرگ و چهار منبع در کهکشان راه شیری داریم که این مولکولها در یخهای اطراف آنها شناسایی شدهاند. برای تأیید نتایج اولیه و مقایسهی فراوانی مولکولهای آلی بین دو کهکشان، باید نمونههای بیشتری مورد بررسی قرار گیرند. اما همین کشف، گام بزرگی در فهم چگونگی ظهور شیمی پیچیده در جهان است.»
این نتایج در مقالهای که در ۲۰ اکتبر ۲۰۲۵ در مجلهی Astrophysical Journal Letters منتشر شده، به تفصیل ارائه شدهاند. کشف اخیر نه تنها گامی بزرگ در درک ما از شیمی کیهانی و منشأ حیات است، بلکه بار دیگر نشان میدهد که جهان، در سراسر گسترهاش، بذرهایی از حیات را در خود پنهان دارد — حتی در کهکشانهایی فراتر از مرزهای راه شیری.
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان بهوجود میآید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
