منشأ حیات در سیاره زهره: آیا ترکیبات زیستی از زمین به زهره منتقل شده‌اند؟

بررسی شواهد انتقال بین‌سیاره‌ای و امکان حیات در سیاره زهره

فرضیه پان‌اسپرمیا بر این باور استوار است که حیات به طور مستقل در یک نقطه مشخص از جهان شکل نگرفته، بلکه بذرهای آن همیشه در سراسر کیهان وجود داشته و از طریق سیارک‌ها، دنباله‌دارها و اجرام مختلف پراکنده شده‌اند و به طور مداوم از جایی به جای دیگر منتقل می‌شوند. بر اساس این دیدگاه، آغاز شکل‌گیری حیات روی زمین نیز ممکن است نتیجه ورود همین بذرهای آلی از فضا به سطح زمین بوده باشد.

سال‌هاست که دانشمندان درباره امکان جابه‌جایی مواد زیستی میان زمین و مریخ در هر دو مسیر بحث و بررسی انجام می‌دهند. اما در سال‌های اخیر، طرح احتمال وجود حیات میکروبی در لایه‌های ضخیم و اسیدی ابرهای سیاره زهره، جنجال تازه‌ای ایجاد کرده و اکنون این پرسش مهم مطرح شده که آیا انتقال‌های بین‌سیاره‌ای می‌توانسته‌اند میان زهره، زمین و مریخ نیز رخ داده باشند یا خیر.

در همین راستا، مطالعه‌ای جدید که در کنفرانس علوم قمری و سیاره‌ای ۲۰۲۶ ارائه شد، به این موضوع پرداخت. این پژوهش توسط تیمی از آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز و آزمایشگاه‌های ملی ساندیا انجام شد و هدف آن بررسی دقیق این احتمال بود که آیا مواد آلی پرتاب‌شده از زمین می‌توانند خود را به ابرهای زهره برسانند و حتی برای مدتی کوتاه در آن محیط پابرجا بمانند.

این تیم برای تحلیل این مسئله از چارچوبی به نام «معادله حیات سیاره زهره» استفاده کرد؛ معادله‌ای که نخستین بار در سال ۲۰۲۱ توسط نوام آیزنبرگ و همکارانش معرفی شده و مشابه «معادله دریک» عمل می‌کند. این معادله، احتمال وجود حیات را به عواملی کوچک‌تر و قابل‌محاسبه تقسیم می‌کند تا بتوان بر اساس آنها تخمین زد که تحت چه شرایطی احتمال شکل‌گیری یا بقای حیات وجود دارد.

مدل‌سازی بر اساس معادله حیات زهره

مدل‌های ارائه‌شده توسط این پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که اگر موادی از سطح زمین به فضا پرتاب شوند، شرایطی وجود دارد که این مواد بتوانند به زهره برسند و دست‌کم چند روز در هر قرن در محیط ابرهای آن دوام بیاورند. گام نخست در بررسی این موضوع، ارزیابی این نکته بود که مواد آلی باید از چه موانع سختی عبور کنند تا بتوانند سفر میان‌سیاره‌ای را پشت سر بگذارند.

هنگام پرتاب‌شدن از یک سیاره، ماده آلی ابتدا باید شوک شدید برخورد و گرمای حاصل از آن را تحمل کند. سپس در فضای میان سیاره‌ای، با محیط‌هایی بسیار سرد یا بسیار داغ، تابش‌های شدید کیهانی و خلأ تقریبا کامل مواجه می‌شود. مطالعات شبیه‌سازی‌شده و بررسی نمونه‌های واقعی شهاب‌سنگ‌هایی که در زمین یافت شده‌اند، نشان می‌دهد که بخشی از مواد آلی قادر است این مسیر دشوار را بدون از بین رفتن کامل پشت سر بگذارد و همچنان بقایای زیستی یا مولکولی خود را حفظ کند.

چالش ورود مواد آلی به جو زهره

پس از رسیدن مواد به زهره، چالش دیگری آغاز می‌شود و این مواد باید بتوانند وارد لایه‌های بالایی جو زهره شوند و آنجا در میان ابرهای غلیظِ غنی از اسید سولفوریک پراکنده شوند یا در ارتفاعی قرار بگیرند که از نابودی کامل در امان بمانند. برای بررسی رفتار مواد هنگام ورود به جو زهره، تیم تحقیقاتی از «مدل پنکیک» استفاده کرد که روشی نیمه‌تحلیلی و رایج است و فرآیند تکه‌تکه شدن یک بولید یا گوی آتشین را هنگام ورود آن به یک جو سیاره‌ای توضیح می‌دهد.

در این مدل، زمانی که بولید در جو منفجر می‌شود، نیروهای آیرودینامیکی ناشی از برخورد باعث می‌شود قطعات آن به صورت افقی پخش شوند و ساختاری مسطح و گسترده ایجاد کنند که شبیه یک پنکیک بزرگ است. پژوهشگران این توده پهن‌شده از مواد و قطعات را «سلول» می‌نامند، زیرا در تحلیل‌های مربوط به احتمال وجود مواد آلی، واحدهای پراکندگی محسوب می‌شوند.

برآوردهای آماری و نتایج مدل‌سازی

این تیم با استفاده از مدل پنکیک و پژوهش‌های پیشین توانست تعداد تقریبی بولیدهایی که در طول زمان از زمین و مریخ به زهره وارد شده‌اند را محاسبه کند و بر اساس آن، تعداد سلول‌های احتمالی موجود در ابرهای زهره را برآورد کند. نتایج نشان داد که در طول تاریخ منظومه شمسی، به‌طور بالقوه صدها میلیارد سلول آلی می‌توانسته‌اند از زمین به ابرهای زهره منتقل شوند و بخش قابل‌توجهی از آنها نیز توانایی بالقوه بقا داشته‌اند.

با وجود این، مدل دقیق‌تر آنها حاکی از آن است که به طور میانگین در هر سال زمینی، تنها حدود ۱۰۰ سلول آلی در لایه‌های ابری زهره پراکنده می‌شود. در مقیاس زمانی یک میلیارد سال، این مقدار می‌تواند به حدود ۲۰ میلیارد سلول برسد که عددی قابل‌توجه است.

محدودیت‌ها، عدم قطعیت‌ها و پیامد علمی

با این حال، خود پژوهشگران تأکید می‌کنند که مدل آنها هنوز محدودیت‌های زیادی دارد و نمی‌تواند تمام جزئیات تعامل میان بولید و جو زهره را بازسازی کند. علاوه بر این، تقریباً تمام پارامترهای مورد استفاده با عدم قطعیت‌های بزرگ همراه‌ هستند و ممکن است هر یک از آنها مقدار واقعی بسیار متفاوتی داشته باشد.

با وجود این محدودیت‌ها، نتیجه‌گیری کلی پژوهش این است که انتقال مواد زیستی از زمین به زهره، یعنی نوعی پان‌اسپرمیای میان‌سیاره‌ای، از نظر فیزیکی و دینامیکی امکان‌پذیر است. به همین دلیل، اگر مأموریت‌های آینده موفق شوند نشانه‌هایی قطعی از حیات در ابرهای زهره بیابند، یکی از توضیحات قابل‌قبول این خواهد بود که ریشه این حیات در حقیقت به زمین بازمی‌گردد و زهره تنها مقصدی بوده که این بذرهای آلی در نهایت در آن مستقر شده‌اند.