حیات فرازمینى از دیدگاه علم

 در سال 1961 ستاره شناس فرانک درک معادله اى را ارائه کرد که جست وجو براى یافتن موجودات فرازمینى را در مسیرى علمى قرار داد و پروژه مدرن سنتى را بنا نهاد. امروز اعداد و ارقام این معادله چگونه به نظر مى رسند؟ 

جست وجو براى یافتن حیات فرازمینى به موضوعى جذاب در ستاره شناسى و زیست شناسى تبدیل شده است اما کمتر کسى به یاد دارد که چگونه این موضوع در حدود چهل سال قبل ارائه شد.در سپتامبر 1959 دو فیزیکدان به نام هاى فیلیپ موریسون و جوزف کوکونى مقاله ویژه اى را در هفته نامه انگلیسى نیچر به چاپ رسانیدند تحت عنوانى تحریک کننده به این مضمون «تحقیقات جهت ارتباطات بین ستاره اى».کوکونى و موریسون ادعا کردند که رادیوتلسکوپ ها به اندازه کافى حساس شده اند که موارد ارسالى از تمدن هایى در اطراف ستارگان دوردست را دریافت کنند.
آنان اشاره کردند که این گونه پیام ها به احتمال زیاد باید در طول موجى معادل 21 سانتى متر ارسال شوند. این همان طول موج ویژه اى است که از هیدروژن خنثى (معمول ترین ذره موجود در عالم) ساطع مى گردد.موجودات فرازمینى احتمالاً این طول موج را به عنوان یک مشخصه منطقى در طیف رادیویى قلمداد مى کنند، در جایى که محققانى مانند ما علاقه مند به بررسى آن هستند.
هفت ماه بعد یعنى در آوریل 1960 رادیو اخترشناسى به نام فرانک درک براى اولین بار تحقیقى دقیق را براى ردیابى سینگال هاى هوشمند از اقصى نقاط کیهان انجام داد.وى از یک آنتن با بشقابى به قطر 25 متر که در رصدخانه ملى رادیو اخترشناسى واقع در گرین بنک (ویرجینیاى غربى) قرار داشت استفاده کرد و به دو ستاره نزدیک که به خورشید شباهت داشتند گوش فرا داد و یا به عبارتى به استراق سمع رادیویى پرداخت.دو ستاره مذکور عبارت بودند از تاوقیطس (اول النعامات) و دیگرى ستاره اپسیلون از صورت فلکى نهر (لازم به ذکر است که منظور از اپسیلون پنجمین ستاره از هر صورت فلکى از لحاظ قدر است) پروژه وى به نام ازما، پروژه اى کم ارزش، ساده و ناموفق بود.

به دنبال تجربه ازما، درک نشستى را با حضور جمعى از دانشمندان ترتیب داد تا درباره چشم انداز و البته موانع و مشکلات پیش روى جست وجو براى هوش فرازمینى بحث و تبادل نظر شود. در نوامبر سال 1961 ، 10 کارشناس فنى مسائل رادیویى، ستاره شناس و زیست شناس به مدت 2 روز در گرین بنک گردهم آمدند.کارل ساگان جوان نیز به همراه ملوین کالوین (شیمى دان دانشگاه برکلى) در آنجا حضور داشت، کسى که در طول زمان برگزارى نشست خبرى دریافت کرد مبنى بر اینکه برنده جایزه نوبل شیمى شده است.همه چیز براى برگزارى نشست فراهم شده بود که درک با فرمول مشهور خود از راه رسید. این فرمول عبارت بود از:

L*fc*fi*f1*ne*fp*N= R

امروزه این رتبه از حروف و نشانه ها را مى توان بر روى پیراهن ها، سپر اتومبیل ها و بسیارى جاهاى دیگر یافت کرد.این معادله بیان کننده عدد (N) است که برابر است با تعداد «تمدن هاى قابل رویت» که در کهکشان راه شیرى واقع است.R عبارت است نرخ سالیانه تولد ستارگان در راه شیرى.fp کسرى از این ستارگان است که داراى سیاره هستند. ne متوسط تعداد سیارات «زمین گونه» است (سیاراتى که به طرز قانع کننده و مستدلى براى زندگى مناسب اند) که در منظومه هایى از سنخ منظومه شمسى قرار دارند.f1 کسرى از این سیارات است که فى الواقع حیات بر روى آن ها شکل مى گیرد.fi کسرى از سیارات است که علاوه بر اینکه محل زندگى هستند تکامل زیستى موجب ایجاد گونه اى هوشمند از حیات مى گردد.fc کسرى از گونه هاى هوشمند مذکور است که قابلیت ارتباط رادیویى بین ستاره اى را داشته باشد.و L برابر است با عمر متوسط تمدن هاى قابل ارتباط. معادله درک به همان میزانى که ساده است جذاب نیز است. معادله مذکور با طبقه بندى یک مجهول بزرگ و تبدیل آن به دسته اى از پرسش هاى کوچک تر و بیش از پیش قابل تحلیل، تحقیق در زمینه موجودات فرازمینى را هرچه بیشتر محتمل و در ضمن واقع بینانه مى کند.

معادله درک پروژه ستى را به یک تلاش ملموس تبدیل کرد و به این پرسش که آیا در نقطه اى دیگر از جهان هستى حیات وجود دارد یا خیر مبنایى عملى بخشید.
ستاره شناسان و زیست شناسان هر دو به یک میزان از زمان ارائه فرمول درصدد حل آن برآمده اند.
در نگاه اول استنتاج یک مقدار تخمینى مناسب براى معادله نسبتاً ساده به نظر مى رسد ولى در واقع محاسبه تعداد هوش هاى فرازمینى که برقرارى ارتباط با آنان ممکن باشد به سادگى میسر نیست.در سال هاى اخیر برخى از این متغیرها وضعیت مشخصى پیدا کرده اند اما اغلب آنها بسیار ناشناخته باقى مانده اند. سرعت شکل گیرى و یا به عبارت دیگر نرخ تولد ستارگان در کهکشان ما تقریباً برابر است با یک ستاره در سال و نتیجتاً 1= Rخواهد بود.
مولفه بعدى (fp) احتمالاً باید از اولین مورد کوچک تر باشد به این دلیل که همه ستارگان همراه خود سیاره ندارند.از سوى دیگر هنگامى که یک ستاره داراى سیستم سیاره اى باشد به احتمال حداقل 2 یا 3 سیاره و قمر از این سیستم به طور بالقوه شرایط اینکه سرچشمه حیات باشند را دارا هستند. با این اوصاف احتمالاً مقادیر fp و nc خیلى از یک کوچکتر نیستند.
گروهى که به یافتن حیات در نقاط دیگر کیهان خوش بین هستند مى گویند حیات هرکجا که بتواند تشکیل مى شود یعنى (1=f1) و اینکه سیر تکوین داروینى سرانجام متوجه تکامل هوش خواهد شد و این یعنى (1=fi) و همچنین اینکه هیچ تمدن هوشمندى براى مدت طولانى بقاى خود را حفظ نخواهد کرد مگر اینکه الکتریسیته را کشف کند و احساس کنجکاوى جهت برقرارى ارتباط را درک کند (1=fc ). در چنین حالتى که البته بسیار خوشبینانه است معادله درک تبدیل به حالت ساده اى مى شود که عبارت است از 1=N که در آن L طول عمر متوسط یک جامعه هوشمند است برحسب سال.حال اگر L ما عددى معادل ده هزار باشد آنگاه ما، ده هزار تمدن همانند تمدن خودمان در کهکشانمان خواهیم داشت یا به عبارتى یک تمدن در کنار هر بیست میلیون ستاره.اگر این مجموعه به شکلى تصادفى در کهکشان راه شیرى پخش شده باشند احتمالاً نزدیک ترین آنها به ما در حدود هزار سال نورى از ما فاصله خواهد داشت.در این وضعیت زمان لازم براى یک ارتباط دوسویه معادل بخش عظیمى از تاریخ ثبت شده بشر است اما یک ارسال یک سویه احتمالاً مسموع خواهد بود.
به هرحال حدود 40 سال از پروژه ستى با شکست مواجه شده و نتیجه اى را در پى نداشته است در حالى که از اوایل دهه 1960 تاکنون گستره فعالیت رادیوتلسکوپ ها، تکنیک هاى دریافت اطلاعات و همچنین قابلیت هاى محاسباتى به میزان چشمگیرى پیشرفت کرده است.به طور قطع Parameter Space سیگنال هاى رادیویى محتمل (اعم از فرکانس ها، مکان هاى واقع در آسمان، قدرت سیگنال ها و مواردى از این دست) بسیار بسیار وسیع تر از آن چیزى است که تاکنون مورد جست وجو و بررسى قرار گرفته است.
اما حداقل این است که اکنون ما دریافتیم که کهکشان ما حاوى فرستنده هاى قوى فرازمینى نیست که به طور متمادى و در ضمن آن طور که مدنظر ماست علایم را به ما ارسال کند. در سال 1961 هیچ کس قادر به بیان این مطلب نبود. آیا ما مقادیر برخى از پارامترهاى معادله درک را زیاد برآورده کرده و دست بالا گرفته ایم؟
آیا طول عمر تمدن هاى پیشرفته خیلى کوتاه است؟ و یا اینکه ستاره شناسان یک نکته مهم و عمیق را از قلم انداخته اند؟
اکنون با تحلیل جداگانه هریک از اجزاى معادله به بررسى مجدد این رابطه مى پردازیم.R عبارت است از تعداد ستارگانى که هر ساله در کهکشان ما تشکیل مى شوند (که فى الواقع در حدود یک است). در این مورد دانشمندان اخترفیزیک تقریباً اتفاق نظر دارند. (البته این بدان معنا نیست که دقیقاً در هر سال یک ستاره در راه شیرى متولد مى شود بلکه دامنه تغییرات آن بین 3/0 و 3 است.) اما مطلب اینجاست که اطمینان ستاره شناسان و زیست شناسان در رابطه با عوامل بعدى این معادله بسیار کمتر است.

چند سیاره وجود دارد؟ (Fp)
 
fp متغیر دوم است که عبارت است از کسرى از ستارگان که داراى سیستم هاى سیاره اى هستند.
اکتشافات اخیر در رابطه با ستارگان جوانى که با صفحات پیش سیاره اى احاطه شده اند و در ضمن کشف سیارات حقیقى در حال گردش در اطراف ستارگانى که شبیه به خورشید هستند شک محققان را درباره اینکه آیا وجود سیارات امرى معمول است یا نه به یقین بدل کرده است.این _ به اصطلاح _ صفحات پیش سیاره اى به وسیله رصدهاى گسترده در محدوده اشعه مادون قرمز کشف شده اند و در عکس هایى که توسط تلکسوپ هابل از سحابى جبار گرفته شده به طور مستقیم دیده شده اند. این سحابى منطقه اى حاصلخیز جهت تشکیل ستارگان است. این قبیل رصدها القاکننده این نظر هستند که حداقل نیمى از تمامى ستارگانى که تازه متولد مى شوند با سیاراتى همراه هستند.اگر چه هیچ کس اطمینان ندارد که این صفحات (پیش سیاره اى) چقدر پابرجا خواهند بود.
رصدهاى اخیر که در محدوده امواج زیر میلیمترى انجام شده، صفحات رقیق گازى بیشترى را در اطراف تعدادى از ستارگان پیرتر نشان داده است که از جمله این ستارگان مى توان به اولین هدف فرانک درک که همان ستاره اپسیلون از صورت فلکى نهر است اشاره کرد.بسیارى از این صفحات شکل حلقوى دارند. طبق ایده برخى از نظریه پردازان حفره میان این صفحات تنها مى تواند حاصل سیاراتى باشد که با گاز و غبار همراهند و در بخش داخلى صفحه قرار دارند. در عرصه کشف سیارات حقیقى پرکارترین و پرمحصول ترین گروه از میان شکارچیان سیارات گروهى هستند عبارت از Michel Mayor و Dider Queloz در اروپا و Raui Butier geoffrey Marcy .R در کالیفرنیا.این گروه در بررسى 200 ستاره که دوتایى نبوده و به خورشید شباهت داشتند موفق به یافتن قریب به 10 سیستم سیاره اى شده اند.
از این نتایج چنین برمى آید که حدود 5 درصد ستارگان با سیاراتى همراه هستند و در نتیجه مقدار متغیر برابر با 05/0 خواهد بود.در هر حال مطلبى که در اینجا وجود دارد این است که تکنیک هاى تحقیقاتى کنونى تنها نسبت به سیارات پرجرم و آنهایى که در مدارهاى نزدیک به ستاره خود گردش مى کنند حساس هستند. در حال حاضر موقعیتى مشابه منظومه شمسى قابل آشکارسازى نیست. به احتمال زیاد نسبت حقیقى ستارگانى که دوتایى نیستند، مانند خورشید هستند و توسط سیارات همراهى مى شوند بسیار بیش از 5/0 درصد است. این نسبت مى تواند 50 و یا حتى 100 درصد باشد.حال باید منتظر بمانیم و ببینیم که این رصدهاى جدید چه مسائلى را درباره مولفه fp به ما ارائه مى کند؟
اگرچه ما هنوز مقدار نهایى مولفه فوق را در دست نداریم اما براى ما روشن است که نقش بسیار مهمى را در معادله درک بازى مى کند و تنها یک بخش ناچیز از این عرصه نیست.

(ne) چه تعدادى از سیارات مناسب هستند؟
 
هنگامى که به سراغ متغیر سوم این معادله مى رویم اخبار دلسردکننده اى به دست مى رسد، این متغیر چیزى نیست مگر ne.
این عامل از معادله بیانگر تعداد متوسط سیارات موجود در منظومه هاى دیگر است که جهت آغاز حیات از محیط مناسبى برخوردار هستند.(حرف e در اینجا مخفف «زمین سان» است یعنى سیارات مثل زمین).درک در کتابى تحت عنوان «آیا کسى آنجا هست؟» که در سال 1992 به چاپ رسید خاطرنشان مى سازد که شرکت کنندگان در گردهمایى گربن بنک مقدار مولفه ne را بین 1 و 5 ارزیابى کرده بودند.به دیگر کلام هر سیستم سیاره اى مى بایست حداقل شامل یک سیاره مانند زمین باشد (منظور محلى است که وجود آب مایع در آن امکان پذیر باشد) و این رقم مى تواند به آسانى به 3 و یا 5 هم برسد.
این دیدگاه خوشبینانه برپایه این تصور استوار است که منظومه شمسى ما در تعداد، اندازه و توزیع سیارات یک شاخص به شمار مى رود.
امروزه مریخ و همین طور اروپا که یکى از اقمار مشترى است جزء محل هایى است که براى یافتن اشکال اولیه حیات مورد بررسى قرار مى گیرند و فى الواقع با این وضعیت 3 زمین احتمالى براى فرمول درک در منظومه ما پدید مى آید.به هر حال سیارات فراخورشیدى که در سال هاى اخیر کشف شده اند نکته اى را به ما انسان ها آموخته اند (به این ترتیب که) منظومه شمسى ما با مجموعه اى از عوالم و اقمار که در وضعیتى پایدار و در عین حال زیبا و با مداراتى که تقریباً به دایره نزدیک است، قرار دارد شاید انتظار بیش از آن چیزى است که در قانون طبیعت وجود دارد.

fi چه تعداد از سیارات سرچشمه حیات هستند؟
 
امروزه در محافل علمى در رابطه با مقدار متغیر fi نظرات مثبت بیشترى وجود دارد همان متغیرى که بیانگر کسرى از سیارات است که قابل سکونت باشد و حیات در آن شکل بگیرد.توده هاى مولکولى پیکره حیات (اعم از مجموعه هاى بنیادى هیدروکربنى و حتى اسیدهاى آمینه) در سرتاسر عالم به وفور یافت مى شوند. موارد فوق الذکر در شهاب سنگ ها، دنباله دارها و گاز و غبارهاى بین ستاره اى کشف شده اند.
با وجود اینکه هیدروکربن ها و اسیدهاى آمینه ارگان هاى زنده نیستند لکن شکى وجود ندارد که تحولات ماقبل حیات بسیارى در محبس تاریک کهکشان و در میان ستارگان در حال انجام است. مهمترین بخش این روند، یافته هاى شگفت انگیزى است که (به زبان زمین شناسى) چنین بیان مى شود: میکروارگانیسم ها تنها لحظاتى پس از آخرین برخورد مخرب (در روند شکل گیرى زمین) بر روى این سیاره نمایان شده اند.احتمالاً (البته در صورت حصول شرایط صحیح) پیدایش حیات روندى بالنسبه سهل الوصول دارد که به راحتى اتفاق مى افتد، اگر این روند مسیرى نامعمول و دشوار بود نمى شد انتظار داشت که در اولین فرصت پیش آمده بر روى زمین انجام پذیرد بلکه باید در مقاطع بعدى تاریخ سیاره پدیدار مى شد.
امروزه زیست شناسان در این باره به بحث مى پردازند که آیا حیات بر روى زمین چند بار و به صورت جداگانه پدید آمده یا نه.دلایل فراوانى وجود دارد که نشان مى دهد تمام موجودات زنده اى که امروزه بر پهنه کره زمین یافت مى شوند منشاء واحدى دارند ولى (با این وجود) رشته هاى دیگرى از حیات نیز ممکن است در طول تاریخ ظهور کرده و از میان رفته باشد.

هوش fi
 
با پایان بخش مربوط به تعداد سیارات زمین مانند ما تنها با 3 مجهول دیگر مواجه هستیم. (اولاً) احتمال تکامل منتج به هوش چقدر است؟ (پاسخ به این سئوال مقدار مولفه fi را براى ما مشخص مى کند)
(ثانیاً) ما تا چه حد اطمینان داریم که موجودات فرازمینى قادر مایل به انتشار امواج رادیویى هستند (پاسخ این سئوال ما را به سوى تعیین مقدار fc رهنمون مى سازد).و آخرین مورد اینکه طول عمر متوسط تمدن هایى که امکان و توان برقرارى تماس رادیویى را داشته باشند چقدر است؟(L)
این عوامل زیست شناختى و جامعه شناختى (مطروحه) در معادله درک بحث ها و تردیدهاى علمى بیشترى را در مقایسه با عناصر بیان شده در عرصه اخترشناسى پدید آورده است. با توجه به نظرات بسیارى از دانشمندانى که در زمینه حیات فعالیت دارند بسیار ساده لوحانه است که بینگاریم سیر تکامل در یک سیاره دیگر لزوماً باید به هوش (آن گونه که مدنظر ماست) منتج گردد.دیرین شناسى به نام استفن جى گلد (دانشگاه هاروارد) در پرفروش ترین کتاب خود به نام «جهان شگفت انگیز» چنین ادعا مى کند که: «احتمالاً ما وجود خود را مدیون اقبال خوش هستیم، بشر صرفاً به حرکت محدود نیست بلکه یک جوهر است.»
مسیر تکامل، یک فرآیند غیرقابل پیش بینى، آشفته و عارى از نظم است.
گلد بارها و بارها به این مطلب اشاره مى کند که اگر ما قادر بودیم که نوار سیر تکامل بر روى سیاره زمین را به عقب بازگردانده و دوباره آن را آغاز کنیم، غیرممکن بود که انسان دوباره بر روى صحنه زمین خودنمایى کند.
دیگران این گونه پاسخ مى دهند که البته، آنچه که ما در جست وجوى آن هستیم نوع بشر نیست. هیچ کس در پى آن نیست که انسانى را در میان ستارگان بیابد (موجودات کوچک سبز رنگ یا چیزى شبیه به آن).
بلکه موضوع این است که آیا اصولاً هیچ گونه ارگانیسمى وجود دارد که قابلیت استفاده از ابزار، پیشبرد یک جامعه پیشرفته و پیچیده و همچنین ذخیره و پردازش اطلاعات به طریقى که منتهى به کشف اصول و مبانى الکتریسیته شود را از خود بروز دهد؟از دیدگاه افراد خوش بین در این مورد تفاوت تنها در درجه است و نه در نوع، به این دلیل که مراحل متفاوت هوش در انواع گسترده جانوران به طور مستقل تکامل پیدا کرده است.اما گلد اشاره مى کند که هیچ الگوى کلى و یا هر گونه گرایش ترجیهى در مسیر تکامل وجود ندارد. این برداشت که افزایش تنوع زیستى ضرورتاً همراه است با افزایش توان فکرى کاملاً غلط است. اگر برخى از حیوانات که به تازگى تکامل یافته اند، بزرگ تر و باهوش تر از گذشتگان خود هستند تنها مى تواند محصول یک اتفاق باشد.
پیشرفت بشر هم در زمینه هاى مختلف مى تواند به همین شکل صورت گرفته باشد.

نویسنده:گورت شیلینگ
ترجمه: احمد آرین خو