المقادير المجريّة لإنتاج كوكب حي

هل تعلم أن واحدًا من أشد السُّموم هو ذاته مكوّن مفتاحي للحياة التي نعرفها؟... هلُم إلى الكيميائية، كارين أوبرج، لتعرف كيف أنها مسحت الكون بواسطة أكبر منظار فلكيّ عملاق يدعى "ألما"؛ في إطار عملية البحث في هذه المعضلة الكيميائية، من أجل تحديد مكامن الجزيئات العضوية النشطة ورصد الكواكب المأهولة بالحياة وهي في طور الإنشاء.

أكاد أوقن بأنني لست الوحيدة في هذه الغرفة

التي اكتشفت نفسها في لحظة ما
من خلال البحث في النجوم،

وكما تعرفون، تساءلت: "هل نحن إياها،

أم أن هنالك كواكب أخرى مأهولة كما الأرض؟"

أظن أنه من المرجح أنني وحدي

الشغوفة بما يكفي بهذا التساؤل

لبناء مساري المهني.

لكني سأمضي قدمًا.

من أين لنا هذا التساؤل؟

حسنًا، إن أول شيء يمكن القيام به

هو أن ندير أعيننا
بحثًا في سماء كوكبنا، الأرض.

ونتدبر إلى أيّ مدى كوكب الأرض سعيد حظٍ

حتى يكون على ما هو عليه ككوكب حي.

حسنًا، لقد كان على الكوكب أن يكون محظوظًا.

فلو أننا كنا أقرب إلى الشمس

أو أبعد بعض الشيء،

لكانت كل المياه التي نتمتع بها
إما تتبخر من الغليان أو مجمدة بشكل قاسٍ.

ما أريد قوله،
إنه ليس بالماء فقط يحيا كوكب.

فلو أننا كوكب جاف،

لما كان هناك الكثير من الحياة عليه.

وحتى لو كنا كوكبًا غنيًا بالماء
أكثر مما نتمتع بها الآن،

فلو لم يصاحب هذه المياه

النوع الأمثل من المواد الكيميائية
من أجل دعم الحياة،

لكننا كوكبًا رطبًا، ولكن مجردًا من الحياة.

فبينما يأتي كثير من الأشياء مواتيًا،

فما هي الفرص التي تأتي مواتية؟

ما الفرص التي يحتاجها كوكب في طور التشكّل

مع أقل ما يلزمه من العناصر

ليكون مرتعًا خصبًا لأصول الحياة؟

حسنًا، لنكتشف هذا سويًا.

للحصول على كوكب حي،

فإن أول ما سنحتاجه

هو كوكب.

(ضحك)

ولكن ليس أي كوكب يصلح.

سوف نكون في حاجة إلى كوكب
أكثر تحديدًا وشبيهًا بكوكب الأرض.

كوكب صخري،

وبالتالي عليه المحيطات واليابسة،

وعلى مسافة وسيطة من البعد والقرب من نجمه،

وفي كل الأحوال، له درجة الحرارة المثالية.

ويكون على وضعية مثالية لتوفر المياه السائلة،
هذا هو ما نحتاجه.

فكم كوكبًا في مجرتنا من هذه النوعية؟

حسنًا، واحد من هذه الاكتشافات
خلال العقد الماضي

تمثل في شيوع هذه النوعية من الكواكب.

كل نجم لديه واحد على الأقل من هذه الكواكب.

والبعض لديه الكثير منها.

وبين هذه الكواكب،

بنسب متفاوتة،
هنالك كواكب لها ظروف كوكب الأرض

على نحو يمكن الاعتداد به ككواكب
محتمل أن تكون مأهولة بالحياة.

وبالتالي ليس من الصعب الحصول
على مواصفات مواتية لكوكب حي

طالما أن عدد النجوم يرجح أن يكون
ما بين 100 مليار نجم في مجرتنا وحدها.

نستخلص من ذلك احتمالية وجود مليار كوكب حي.

لكن ليس فقط بدرجات الحرارة المواتية

ولا التركيبة الملائمة.

إنما بالعناصر الكيميائية الصالحة.

ويأتي المكوّن الثاني والمهم لكوكب حي...

وأظن أنه مكون بديهي للغاية...

إنه الماء.

بعد كل شيء، لقد وضعنا كوكبنا كمقياس
لما يكون من حياة محتملة

لو صادفت درجة الحرارة الملائمة
لتبقى المياه في شكلها السائل.

وأعني بذلك، أن الحياة على كوكب الأرض
هي حياة مائية بالأساس.

وبعمومية أكثر،

فإن المياه قد صادفت المكان
الأنسب للعناصر الكيمائية.

إنه سائل خاص جدًا.

ولذلك فإنها هي المكون الثاني الأساسي.

وإليكم الآن المكون الثالث،

وأظن أنه يبدو مفاجئًا بعض الشيء.

سنكون بحاجة إلى بعض الكائنات العضوية
في متن هذه الكواكب،

طالما أننا نتحدث عن حياة عضوية.

لكني أقصد الجزيئات العضوية التي

تبدو مركزا لشبكة علاقات العناصر الكيميائية

والتي من شأنها إنتاج الجزيئات الحيوية،
وهي جزيئات سيانيد الهيدروجين.

وإلى أولئك الذي يعرفون
كيف تبدو هذه الجزيئات،

فإنكم تعرفون بالضرورة
لماذا يحبذ الابتعاد عنها.

لكن اتضح

أن ما هو سيىء جدًا
بالنسبة لأشكال الحياة المتطورة،

مثلكم أنتم أنفسكم،

هو مُواتٍ جدًا لبدء الدورة الكيميائية،

وأنه النوع الملائم من الكيمياء
الذي يمكن أن يؤدي إلى بذور الحياة.

والآن، لدينا ثلاثة من المكونات
التي نحتاجها،

درجة حرارة الكوكب،

والماء، وسيانيد الهيدروجين.

الآن، كيف تتحد هذه المكونات الثلاثة معًا؟

كم كوكبًا معتدلًا في مجرتنا

تتوفر عليه المياه وسيانيد الهيدرجين؟

حسنًا، في عالم مثالي،

سنسلط أحد مناظيرنا الفلكية
على أحد هذه الكواكب المعتدلة

ونقارنه بظروف كوكبنا.

فقط لنجيب عن التساؤل:
"هل يتوفر على هذه الكواكب مياه والسيانيد؟"

لسوء الحظ، لم يتوفر منظار كبير
يمكنه إتمام هذه المهمة.

لقد رصدنا بعض جزيئات
في الغلاف الجوي لبعض الكواكب.

لكن هذه كانت كواكب كبيرة

تتمركز على مقربة من نجومها.

ولكن كما تعرفون،
ليس من بين هذه الكواكب ما نقصده

لكن التي نتحدث عنها هنا،

هي كواكب أصغر وأبعد كثيرًا.

وبالتالي علينا أن نأتي بطريقة أخرى.

والطريقة الأخرى التي يمكن تصورها
ومن ثم يمكن اتباعها

هي الاستعاضة عن البحث عن هذه الجزيئات

في الكواكب التي تعيش عليها،

لتكون بالبحث عنها
في المواد التي كوّنت كواكب جديدة.

لذا فإن الكواكب التي نقصدها تدور حول
نجوم يافعة في مجالات من الغبار والغاز.

وهذه المجالات الاسطوانية تستمد عناصرها
من الوسط بين النجمي،

تبين أن المساحات الفارغة بين النجوم

حين تبحث فيما بينها للإجابة عن سؤال وجودي،

فإن هذه المساحات ليست فارغة على ما يبدو،

ولكنها في الحقيقة مليئة بالغاز والغبار،

الذي يتجمع سويًا في سحابات،

ثم يتساقط ليشكّل هذه المجالات الأسطوانية،
والنجوم والكواكب.

وواحد من الأشياء التي نراها دائمًا
حين ننظر إلى هذه السُحُب

هو الماء.

وكما تعرفون، فإن لدينا ميْلًا
نحو التفكير بشأن المياه

باعتبارها شيئًا ذا مكانة خاصة عندنا.

إن المياه واحدة من الجزيئات
الأشد وفرةً في الكون،

متوفرة في هذه السحب،

وفي هذه السحابات النجمية والكوكبية.

ليس هذا فقط...

بل إن المياه جزيئات ثقيلة جدًا:

فهي من الصعب أن تتبدد.

ولذا فإن كمية هائلة من هذه المياه
الموجودة في الوسط بين النجمي

ستضمن رحلة تساقط خطيرة من السحب

إلى مجالات أسطوانية، ومن ثم إلى كواكب.

إذن هذه هي الماء.

تلك المكوّن الثاني لا مشكلة فيه.

تتشكل أغلب الكواكب مع تواجد الماء.

فماذا عن سيانيد الهيدروجين؟

حسنًا، إننا أيضًا نرى مركبات السيانيد
وجزيئات عضوية أخرى شبيهة

في هذه السحب بين النجمية.

لكن هنا، فإننا أكثر شكًا
بشأن حيوية الجزيئات

التي تنتقل من السحاب
إلى المجالات الاسطوانية.

إنها أكثر حساسية، وأكثر هشاشة.

فإذا استخلصنا أن سيانيد الهيدروجين

يتوفر في الأماكن المحيطة
بأماكن تشكّل كواكب جديدة،

فسوف نشاهده حقًا في المجال الأسطواني ذاته،

في هذه المجالات الأسطوانية
التي يتشكل منها الكواكب.

ومنذ حوالي عقد مضى،

بدأت برنامجًا للبحث عن سيانيد الهيدروجين

والجزيئات الأخرى في هذه المجالات
الاسطوانية التي يتشكل منها الكواكب.

وهذا ما وجدناه.

لذا فإن الأخبار السارة،
في هذه الصور الستة،

أنها تعكس صورًا لانبعاثات
تأتي من سيانيد الهيدروجين

في مجالات اسطوانية تشكل كواكب
تبعد مئات السنين الضوئية

تشكلت في منظارنا الفلكي

أمام الراصد،

فأتاحت لنا رؤية ذلك.

ولذا، فإن الأخبار السارة جدًا

هي أن ذلك المجال الأسطواني يحتوي حقًا
على سيانيد الهيدروجين في مكوناته.

المكوّن الأخير، المكوّن الأشد مراوغةً.

الخبر السيء الآن هو أننا لا نعرف
أين هو المجال الأسطواني .

لو أننا ألقينا النظر إلى هذه،

أقصد أنه لا أحد يمكنه القول
إن أيًا من هذه صورة جميلة،

حتى في الوقت الذي تكون فيه أكثر وضوحًا.

كما ترون فإن حجم البكسل كبير للغاية

وهي أكبر من هذه المجالات الأسطوانية ذاتها.

لذا فإن كل بكسل هنا

يمثل شيئًا أكبر من نظامنا الشمسي.

وهذا يعني

أننا لا نعلم من أين يأتي سينايد الهيدروجين
في هذه المجالات الأسطوانية.

وتلك مشكلة،

لأن هذه الكواكب المعتدلة،

لا يمكنها الوصول إلى سينايد الهيدروجين
في أي مكان،

ولكن يجب أن تكون قريبة من أماكن تجمّعها

حتى يمكنها الوصول إليها.

ولنوضح هذا أكثر،
لنطرح مثالًا نظيرًا،

لنقول إن شجرة سرو تنمو
في الولايات المتحدة.

ولنفترض أننا

أننا أعدناها من أوروبا

حيث تترعرع في إيطاليا أشجار السرو الجميلة،

ثم تقف لتحاول أن تفهم الآتي،

هل من الملائم توريدها
إلى الولايات المتحدة.

هل ستنمو هاهنا أيضًا؟

ولذا فإنك ستتحدث إلى خبراء شجر السرو،

وسيخبرونك بأنه في واقع الأمر

هنالك نطاق غير ساخن غير بارد (معتدل)
عبر الولايات المتحدة

حيث تترعرع هذه الأشجار فيه.

ولو أن لديك خريطة جميلة وعالية الوضوح
أو صورة كهذه،

فمن السهل جدًا
أن ترى هذا الشريط من شجرة السرو

يتداخل مع كثير من بكسلات
صورة الأرض الخضراء الخصبة.

حتى لو قللت من جودة هذه الخريطة بعض الشيء،

جاعلةً إياها أقل وضوحًا أكثر فأكثر،

فسيظل من الممكن القول

إنه سيكون هنالك تداخل لهذا الشريط
مع الأرض الخصبة.

لكن ماذا لو أن مساحة الولايات المتحدة كلها

مدمجة في بكسل واحد؟

هل سيكون التباين بهذا الوضوح.

ما الذي علينا فعله الآن،

وكيف سنعرف ما إذا كانت شجر السرو
ينمو أم لا في الولايات المتحدة؟

الإجابة، ليس بوسعنا فعل ذلك.

وأعني بذلك، أن هنالك مساحات أراضي خصبة،

أو لا يوجد لون خفيف أخضر في مساحة بكسل،

ولكن لا سبيل للقول

إن أيًا من هذا الخَضار في المكان المقصود.

وهذه بالضبط هي المشكلة التي تواجهنا

مع هذه الصور ذات البكسل الواحد
لهذه المجالات الأسطوانية

التي تحتوي على سيانيد الهيدروجين.

ولذلك فإن ما نحتاجه هو شيء تشبيهي،

على الأقل بالنسبة لتلك الخرائط المشوشة
التي عرضتها لتوّي عليكم،

حتى تكون صالحة معه للإفصاح عن مكان
سيانيد الهيدروجين

ومكانه حيث يمكن لهذه الكواكب
الوصول إليه في مرحلة تشكّلها.

ومنذ عدة سنوات، وجدنا الخلاص،

في هذا المنظار الجديد والمدهش، "ألما"،

اختصارًا لمنظار "أتاكاما الكبرى
للمصفوفة عيار مليمتر ودون مليمتر"

في شمال دولة تشيلي.

إن "ألما" مدهش من أكثر من جانب،

لكن الجانب الذي أنوي التركيز عليه

وكما نتابع، هو ما أدعوه منظارًا، كهذا،

لكن لعلكم ترون العديد من الأطباق
في هذه الصورة.

إن هذا المنظار يتألف من 66 طبقًا منفردًا

جميعها تعمل في انسجام.

وهذا يعني أن بحوزتك منظارًا

بمقدوره أن يعمل من خلال توزيع هذه الأطباق
على مسافات أكبر،

كلٌ منها بعيد عن الآخر.

وهي في حالة منظار "ألما" تكون عدة أميال.

وعليه، فإن بحوزتك منظارًا
منتشرًا على أميال.

وعندما يكون بحوزتك منظار كهذا،

يكن بمقدورك الاقتراب به
على أشياء غابة في الضآلة.

وتكن قادرًا صياغة خرائط لسيانيد الهيدروجين
في هذه الكواكب وليدة المجالات الاسطوانية.

وحين دخل منظار "ألما" الخدمة منذ عدة سنين،

كان هذا بالنسبة لي ضربة البداية
واقترحت استخدامه من أجل هذا الغرض.

فكيف تبدو إذًا خريطة لسيانيد الهيدروجين
في مجال اسطواني؟

هل يقبع سيانيد الهيدروجين
في المكان الصحيح؟

والإجابة هي هذا.

هذه إذًا هي الخريطة.

ترون هنا انبعاثات سيانيد الهيدروجين
تنتشر عبر المجال الاسطواني.

قبل أي شيء، تبدو في كل مكان،

بما يعني أنها أخبار سارة جدًا.

لكن لدينا انبعاثات أكثر سطوعًا

تصدر على مقربة من النجم
بإزاء مركز المجال الاسطواني.

وهذا بالضبط ما كنا نبغي رؤيته.

هذا قريب جدًا من حيث تتشكّل هذه الكواكب.

لم نرَ هذا إزاء مجال أسطواني واحد...

بل هنا ثلاث أمثلة إضافية.

كما ترون، فإن جميعهم يبدون ذات الشيء...

كميات كبيرة من انبعاثات سيانيد الهيدروجين

تأتي على مقربة من مركز النجم.

للكشف الكامل، فإننا لا نرى عادةً هذه.

هنالك مجالات اسطوانية
حين نرى الناحية العكسية،

حيث نجد ثقبًا
في الانبعاثات المواجهة للمركز.

لذا فإن هذه هي الناحية العكسية
التي نريد رؤيتها، أليس كذلك؟

لم تكن هذه هي الأماكن حين كنا نبحث

عما إذا كان هناك سيانيد الهيدروجين
حول الكواكب التي تكون في طور التكوين.

لكن في غالبية الحالات،

لم نرصد فحسب سيانيد الهيدروجين،

بل رصدناه في المكان الصحيح.

ما الذي يعنيه هذا كله؟

حسنًا، لقد أخبرتكم في البداية

أننا لدينا العديد من هذه الكواكب المعتدلة،

ربما مليار منها أو أكثر،

التي ربما تحمل حياة متطورة

لو أنها تحتوي على المكونات الصحيحة.

ولقد استعرضت أيضًا

أننا نظن بأن الكثير من المقادير المواتية
تتوفر هنالك...

هنالك الماء، وهنالك سيانيد الهيدروجين،

ولسوف يكون هناك أيضًا جزيئات عضوية

تصاحب السيانيد.

وذلك يعني أن هذه الكواكب التي
يتوافر فيها المكونات الأساسية للحياة

سوف يشيع وجودها في أنحاء مجرتنا.

ولو تكاتفت كل هذه العناصر
من أجل أن تتطوير الحياة

بإتاحة هذه المكونات الأساسية لها،

فلسوف تنتشر الكواكب الحية عبر مجرتنا.

ولكن يظل ذلك مجرد احتمال.

وأود أن أصرح لكم بتحدي العقود القادمة،

للفلك والكيمياء،

وهو الكشف عن

كيف أننا على الأغلب قد توصلنا
لكوكب حي محتمل

لنعلن صراحةً انضمام أحد الأحياء.

شكرًا لكم.

(تصفيق)