دانشمندان در تلاش برای یافتن یک زمین دیگر، سیارهای که بتواند میزبان حیات باشد، با یکی از بزرگترین چالشهای علمی روبرو هستند. خانه ما تنها پناهگاه شناختهشده حیات در کیهان است؛ دنیایی که در آن آب مایع، امکان وجود همه چیز از ارگانیسمهای تکسلولی تا تمدنهای پیچیده را فراهم کرده است. این موضوع نشان میدهد که حیات ممکن است در سیاراتی با شرایط مناسب نسبتاً رایج باشد، اما حیات هوشمند و فضانورد میتواند بسیار نادر باشد. برای یافتن همسایگان کیهانی خود، شاید مجبور باشیم خودمان به جستجوی آنها برویم.
با این حال، مقیاس عظیم جهان یک مانع بزرگ است. حتی با پیشرفتهترین فناوریهای ما، سفر سریعتر از نور همچنان در قلمرو داستانهای علمی-تخیلی باقی مانده است. این بدان معناست که جستجوی ما عملاً به نزدیکترین ستارگان به خورشید محدود میشود. امیدوارکنندهترین اهداف، حدود ۶۰ ستاره شبیه به خورشید هستند که در فاصله تقریبی ۳۰ سال نوری از ما قرار دارند. در این منظومهها، ما به دنبال یک سیاره فراخورشیدی هستیم که دوقلوی واقعی زمین باشد: از نظر اندازه و دما مشابه، که امکان وجود سطح جامد و مهمتر از همه، آب مایع را فراهم کند.
چالش درخشش خیرهکننده ستاره
پیدا کردن این سوزن در انبار کاه کیهانی فوقالعاده دشوار است. یک سیاره شبیه به زمین کاملاً در زیر نور کورکننده ستاره میزبان خود پنهان میشود. در بهترین حالت، ستاره یک میلیون برابر روشنتر از سیاره است. در طول موجهای نور مرئی، این اختلاف به بیش از ۱۰ میلیارد برابر میرسد. این مانند تلاش برای دیدن یک کرم شبتاب در کنار یک نورافکن غولپیکر است. برای اینکه بتوانیم این دو را از هم تفکیک کنیم، به تلسکوپی با قدرت تفکیک فوقالعاده نیاز داریم. برای سیاراتی که آب مایع دارند، طول موج ایدهآل برای مشاهده حدود ۱۰ میکرون (در طیف فروسرخ) است. در این طول موج، یک تلسکوپ برای تمایز قائل شدن بین یک سیاره و ستارهاش در فاصله ۳۰ سال نوری، به دهانهای حداقل ۲۰ متری نیاز دارد. برای درک بهتر، بزرگترین و قدرتمندترین رصدخانه فضایی ما، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، آینه اصلیای به قطر تنها ۶.۵ متر دارد.
دانشمندان راهحلهای هوشمندانهای را بررسی کردهاند. یک ایده استفاده از آرایهای از تلسکوپهای کوچکتر است که با هم کار میکنند، اما این کار مستلزم قرار دادن آنها با دقتی در حد اندازه یک مولکول است—دستاوردی که در حال حاضر فراتر از توانایی ماست. مفهوم دیگر «سایهبان ستارهای» (starshade) است، یک فضاپیمای عظیم و جداگانه که هزاران مایل جلوتر از تلسکوپ پرواز میکند تا نور ستاره را دقیقاً مسدود کند. این ایده اگرچه مبتکرانه است، اما به دو پرتاب جداگانه نیاز دارد و برای هدفگیری ستارههای جدید، مقادیر عظیمی سوخت مصرف میکند.
یک انقلاب مستطیلی
یک مقاله تحقیقاتی جدید راهحلی عملیتر و هوشمندانهتر را پیشنهاد میکند: یک تلسکوپ مستطیلی. به جای یک آینه دایرهای غولپیکر، این طرح دارای یک آینه بلند و باریک، شاید به ابعاد ۱ در ۲۰ متر است. در حالی که اندازه کلی آن با JWST قابل مقایسه است، شکل آن کلید اصلی است. طول ۲۰ متری، وضوح لازم را در یک جهت برای جدا کردن درخشش ضعیف سیاره از نور خیرهکننده ستارهاش فراهم میکند. با چرخاندن ساده فضاپیما، اخترشناسان میتوانند این محور بلند را با ستاره و سیاره تراز کنند و به طور موثر سیاره را برای مشاهده، بدون توجه به موقعیت آن در مدار، جدا کنند.
این مطالعه نشان میدهد که این طرح میتواند نیمی از کل سیارات شبیه به زمین را که به دور ستارههای شبیه به خورشید در همسایگی ۳۰ سال نوری ما میچرخند، در کمتر از سه سال شناسایی کند. اگر به طور متوسط یک سیاره از این نوع به ازای هر ستاره شبیه به خورشید وجود داشته باشد، میتوانیم حدود ۳۰ زمین بالقوه جدید را کشف کنیم. این رویکرد به جهشهای بزرگ فناوری متکی نیست، بلکه بر بازنگری هوشمندانه در طراحی تلسکوپ استوار است. پس از شناسایی، این دنیاها میتوانند برای یافتن نشانههای زیستی جوی، مانند اکسیژن حاصل از فتوسنتز، بیشتر مورد مطالعه قرار گیرند. برای امیدوارکنندهترین کاندیدا، این تلسکوپ مستطیلی میتواند راه را برای یک کاوشگر آینده هموار کند؛ کاوشگری که روزی میتواند اولین تصاویر از زمین ۲.۰ را به ما ارسال کند.
منبع: The Conversation