تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) دو ماده شیمیایی در جو این سیاره شناسایی کرده که روی زمین توسط موجودات زنده تولید می‌شوند. البته ستاره‌شناسان مسئول این یافته‌ها به‌وضوح تأکید کرده‌اند که هنوز حیات کشف نشده، بلکه تنها موادی شناسایی شده‌اند که می‌توانند نشانه‌ای از حضور حیات باشند. با این حال، این نتایج یک پرسش بزرگ‌تر را پیش می‌کشند: آیا تلسکوپ جیمز وب واقعاً می‌تواند حیات را شناسایی کند؟
JWST با چهار هدف علمی کلی طراحی شد که یکی از آن‌ها «منظومه‌های سیاره‌ای و منشأ حیات» بود. اسناد طراحی اولیه و مقالات علمی مربوط به آن، این موضوع را مورد بررسی قرار دادند، اما در پیش‌بینی کشفیات احتمالی تلسکوپ بسیار محتاطانه عمل کردند. در بیشتر نوشته‌ها تصریح شده بود که JWST احتمالاً در شناسایی نشانه‌های قطعی حیات با دشواری مواجه خواهد بود. این تلسکوپ بیشتر به‌عنوان گامی میانی بین تلسکوپ‌های هابل و اسپیتزر و تلسکوپ‌های آینده‌ای شناخته می‌شود که قابلیت تشخیص قابل اعتماد نشانه‌های زیستی را دارند.
در مقاله‌ای جدید، “سارا سیگر” ـ دانشمند سیاره‌ای برجسته از MIT ـ به همراه همکارانی از آمریکا، بریتانیا و اروپا، بار دیگر بر دشواری ارائه‌ی شواهد قطعی از وجود حیات در سیارات فراخورشیدی دوردست توسط JWST تأکید کرده‌اند. این مقاله با عنوان «چشم‌اندازهای شناسایی نشانه‌های حیات در سیارات فراخورشیدی در عصر JWST» در مجله‌ی معتبر Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر خواهد شد.
نویسندگان می‌نویسند: «جستجوی نشانه‌های حیات در جهان با آغاز فعالیت تلسکوپ جیمز وب وارد مرحله‌ای نوین شده است. شناسایی گازهای زیستی از طریق طیف‌سنجی گذریِ جو سیارات فراخورشیدی، از نظر اصول علمی، در محدوده‌ی توانایی JWST قرار دارد.» اما پرسش این است: این شناسایی‌ها تا چه اندازه قابل اعتمادند؟ و آیا انتظارات عمومی فراتر از توان واقعی این تلسکوپ نیست؟
اعتبار تصویر: ESA/Hubble، M. Kornmesser
یافتن شواهد قطعی از وجود حیات در سیاره‌ای دوردست همچون K2-18b، هرگز قرار نبود به‌سادگی خودش را نشان دهد. این سیاره حدود ۱۲۵ سال نوری از ما فاصله دارد. جو سیارات پیچیده است، و این فاصله‌ی عظیم فهم دقیق آن را دشوارتر می‌سازد.
طیف‌سنجی گذری ابزاری نیرومند است، اما با چالش‌های فراوانی مواجه است. نور ستاره‌ی میزبان می‌تواند نتایج طیفی را آلوده کند و استخراج داده‌ها نیز فرآیندی دشوار است. به همین دلایل، سیگر و همکارانش پیشنهاد می‌دهند که باید از ایده‌ی یافتن یک «گلوله‌ی نقره‌ای» در جو سیارات ـ یعنی نشانه‌ای بی‌چون‌وچرا از وجود حیات ـ دست کشید.
در عوض، نقش اصلی JWST ایجاد درکی جامع‌تر از سیارات فراخورشیدی و جوّ آن‌هاست. نویسندگان می‌گویند: «شخصیت‌سنجی سیارات سنگی یا اندازه‌ی زیر-نپتونی با JWST کاری پیچیده است و ما را از تصور یافتن یک گاز زیستی قطعی به‌عنوان نشانه‌ی وجود حیات دور می‌کند.»
یکی از دشواری‌های JWST در طیف‌سنجی گذریِ سیارات سنگی و زیر-نپتونی این است که این روش فقط برای سیاراتی مناسب است که به دور ستاره‌های کوتوله‌ی M (کوتوله‌های سرخ) می‌چرخند. این ستاره‌ها کوچک‌تر هستند، بنابراین سیگنال حاصل از گذر سیاره از جلوی آن‌ها آسان‌تر قابل تشخیص است؛ درحالی‌که ستاره‌های بزرگ‌تر و درخشان‌تر می‌توانند نویز زیادی وارد کنند.
نویسندگان توضیح می‌دهند: «از آن‌جا که ستاره‌های کوتوله‌ی M بین نصف تا یک‌دهم اندازه‌ی خورشید هستند، سیگنال طیف‌سنجی گذری می‌تواند ۴ تا ۱۰۰ برابر قوی‌تر از زمانی باشد که سیاره به دور ستاره‌ای به‌اندازه‌ی خورشید می‌چرخد.»
اما این ستاره‌ها نیز چالش‌های خاص خود را دارند.
مسئله این است که کوتوله‌های M معمولاً فعال‌تر از ستاره‌های خورشیدگونه هستند. «فعالیت مغناطیسی آن‌ها ـ که بالاتر از ستاره‌های خورشیدی است ـ به‌شکل لکه‌های ستاره‌ای، درخشش‌های سطحی و شراره‌هایی ظاهر می‌شود که طیف‌ها را آلوده می‌کنند.» آن‌ها اشاره می‌کنند که در منظومه‌ی معروف TRAPPIST-1، ستاره‌ی M کوتوله سیگنال‌های طیفی گذری را به‌کلی تحت تأثیر قرار داده است. (لازم به ذکر است که K2-18b نیز به دور یک ستاره‌ی کوتوله‌ی M می‌گردد.)
اعتبار تصویر: Seager و همکاران، ۲۰۲۵
نویسندگان یادآور می‌شوند که استخراج نتایج مشخص از سیگنال طیف‌سنجی گذری بسیار دشوار است. «به‌نظر می‌رسد که استفاده از طیف‌ها برای تعیین ویژگی‌های سیاره‌ای (مانند ترکیب جو، سطح، ساختار درونی، قابلیت زیست‌پذیری و وجود حیات) کاری دور از ذهن باشد. چراکه طیف‌های به‌دست‌آمده از سیارات فراخورشیدی تنها یک سیگنال میانگین‌گرفته‌شده از فرآیندهای پیچیده‌ی فیزیکی و شیمیایی سه‌بعدی در جو هستند، که به‌صورت تغییرات نسبی در طول‌موج نوری ترکیبی ستاره و سیاره دیده می‌شوند.»
تفسیر سیگنال‌های طیف‌سنجی گذری ساده نیست. ما هنوز در مراحل ابتدایی این علم هستیم، و دانشمندان با گذشت زمان در آن مهارت بیشتری پیدا خواهند کرد. سیگر و همکارانش سه معیار برای ارزیابی صحت شناسایی گازهای زیستی ارائه می‌دهند:
- شناسایی: آیا سیگنال قوی و پایدار است؟
- نسبت‌دهی: آیا ویژگی‌های طیفی به‌درستی به گاز مربوطه نسبت داده شده‌اند؟
- تفسیر: آیا ویژگی‌های استخراج‌شده‌ی سیاره قابل‌اعتمادند؟
به گفته‌ی نویسندگان، شناسایی موقت گاز DMS و/یا DMDS در جو K2-18b هیچ‌کدام از این سه معیار را به‌طور کامل برآورده نمی‌کند.
آن‌ها می‌نویسند: «نمونه‌ی شناسایی موقت DMS در جو K2-18b نخستین برخورد جامعه‌ی علمی سیارات فراخورشیدی با یک گاز نامزدِ زیستی است — ادعایی که هر سه معیار کلیدی فوق را نقض می‌کند.»
در پایان، آن‌ها بی‌پرده می‌نویسند: «ما با درک تلخی نتیجه‌گیری می‌کنیم که با JWST ممکن است هرگز قادر به اعلام کشف قطعی یک گاز زیستی در جو یک سیاره‌ی فراخورشیدی نباشیم.»
با این حال، دانشمندان در حال پیشرفت هستند و JWST ابزار کلیدی این مسیر است. با کسب مشاهدات و داده‌های بیشتر، این تلسکوپ به درک بهتر ما از سیارات فراخورشیدی و جو آن‌ها کمک می‌کند. اخترشناسان همچنان نامزدهای گازهای زیستی را در جو این سیارات شناسایی خواهند کرد، و هر کشف جدید به انباشت دانش موجود خواهد افزود.
«در سال‌های پیش رو، JWST همچنان پرچم‌دار این عصر اکتشافات خواهد بود و به‌عنوان نخستین تلسکوپی شناخته می‌شود که گام‌های عملی اولیه برای پاسخ به این پرسش بنیادین برداشت: آیا ما تنها هستیم؟»
