K2-18b؛ نزدیک‌ترین نشانه به حیات فرازمینی در ۱۲۴ سال نوری!

مقدمه

آیا تا به حال به آسمان شب نگاه کرده‌اید و از خود پرسیده‌اید که آیا در جایی از این کیهان بی‌انتها، موجودات دیگری نیز وجود دارند؟ این پرسش که قرن‌ها ذهن بشر را به خود مشغول کرده، امروز بیش از هر زمان دیگری به پاسخ نزدیک شده است. در میان میلیاردها کهکشان و تریلیون‌ها ستاره، دانشمندان به دنبال نشانه‌هایی از حیات در سیارات دوردست هستند و اکنون یکی از هیجان‌انگیزترین کشف‌ها در این مسیر رقم خورده است.

سیاره K2-18b ، یک ابرزمین واقع در فاصله ۱۲۴ سال نوری از ما، به تازگی توجه جهان علم را به خود جلب کرده است. این سیاره که در منطقه قابل سکونت ستاره خود قرار دارد، شرایطی دارد که شاید برای حیات میکروبی مناسب باشد. اما آنچه واقعاً این کشف را استثنایی می‌کند، یافتن ترکیبات شیمیایی خاصی در جو آن است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب، پیشرفته‌ترین ابزار نجومی بشر، شواهدی از دی‌متیل سولفید (DMS) و دی‌متیل دی‌سولفید (DMDS) در جو این سیاره کشف کرده است. این مولکول‌ها روی زمین تقریباً فقط توسط موجودات زنده، به‌ویژه فیتوپلانکتون‌های دریایی تولید می‌شوند. آیا این یعنی ما بالاخره اولین نشانه‌های حیات فرازمینی را یافته‌ایم؟

البته هنوز نمی‌توان با قطعیت چنین ادعایی کرد، اما این یافته‌ها گام بزرگی در پاسخ به یکی از بنیادی‌ترین پرسش‌های بشری است:

آیا ما در این جهان تنها هستیم؟

در این مقاله، شما را با جزئیات کامل کشف سیاره K2-18b آشنا می‌کنیم. از تاریخچه کشف و ویژگی‌های فیزیکی آن گرفته تا آخرین یافته‌های علمی درباره ترکیب جو و احتمال وجود حیات در آن. همچنین به چالش‌ها و محدودیت‌های تحقیق، پیامدهای فلسفی و علمی این کشف، و آینده اکتشافات فضایی خواهیم پرداخت. تا پایان این مطلب با ما همراه باشید تا ببینیم آیا K2-18b می‌تواند نقطه عطفی در تاریخ علم و شناخت بشر از کیهان باشد.

K2-18b چگونه و چه زمانی کشف شد؟

۲۰۱۵ | کشف اولیه با تلسکوپ کپلر

سیارهٔ فراخورشیدی K2-18b (که با نام EPIC 201912552 b نیز شناخته می شود) در سال ۲۰۱۵ توسط تیمی از اخترشناسان با استفاده از داده های مأموریت K2 تلسکوپ فضایی کپلر کشف شد. این مأموریت، فاز دوم فعالیت تلسکوپ کپلر بود که پس از بروز نقص در سیستم کنترل موقعیت، همچنان توانست با دقت بالا به رصد ستارگان ادامه دهد.

کشف این سیاره از طریق روش گذر (Transit Method) انجام شد؛ یعنی دانشمندان با رصد کاهش دوره ای نور ستارهٔ K2-18 هنگام عبور سیاره از مقابل آن، موفق شدند وجود آن را تأیید کنند. این روش به آن ها اجازه داد تا اندازه، مدار و برخی ویژگی های کلی سیاره را نیز برآورد کنند. مقالهٔ مربوط به این کشف در مجله Astronomical Journal منتشر شد.

ویژگی های کلی: K2-18b یک ابرزمین با جرمی در حدود ۸ برابر زمین است که به دور یک کوتوله ی سرخ در فاصله ی تقریبی ۱۲۴ سال نوری از زمین می گردد. موقعیت آن در کمربند حیات ستاره میزبانش موجب شد به یکی از مهم ترین اهداف تحقیقاتی برای کشف حیات احتمالی تبدیل شود.

۲۰۱۹ | کشف بخار آب در جو سیاره

در سال ۲۰۱۹، دو تیم پژوهشی مستقل با ترکیب داده های تلسکوپ های فضایی کپلر، اسپیتزر و هابل، موفق به کشف بخار آب در جو K2-18b شدند. این نخستین بار بود که چنین کشفی برای سیاره ای در کمربند حیات صورت می گرفت. این یافته نشان دهندهٔ آن بود که جو K2-18b ممکن است قادر به نگهداری آب در حالت مایع باشد؛ یکی از اساسی ترین پیش نیازهای شکل گیری حیات.

۲۰۲۳ | شناسایی متان و دی اکسید کربن با تلسکوپ جیمز وب

با ورود تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به میدان، بررسی جو این سیاره وارد مرحله ای دقیق تر شد. در سال ۲۰۲۳، جیمز وب توانست مقادیر قابل توجهی متان (CH₄) و دی اکسید کربن (CO₂) را در هواکرهٔ K2-18b شناسایی کند. این نتایج حاکی از آن بود که جو سیاره ممکن است غنی از هیدروژن باشد و احتمال وجود اقیانوس های مایع در سطح آن تقویت شد.

۲۰۲۵ | کشف شواهد احتمالی حیات

در آوریل ۲۰۲۵، تیمی از دانشمندان ناسا و سایر مراکز تحقیقاتی با تحلیل های جدید از داده های جیمز وب، به قوی ترین شواهد موجود از حیات در یک سیارهٔ فراخورشیدی دست یافتند. در این بررسی ها، ابتدا نشانه هایی از دی متیل سولفید (DMS) مشاهده شد؛ ترکیبی که بر روی زمین تنها توسط موجودات زنده، به ویژه پلانکتون های دریایی، تولید می شود.

در ادامه، شناسایی دی متیل دی سولفید (DMDS) نیز گزارش شد. هر دوی این ترکیبات تاکنون فقط از منابع زیستی در زمین شناخته شده اند. اگرچه هنوز نمی توان با قطعیت در مورد منشأ این ترکیبات سخن گفت، اما این یافته ها احتمال وجود فرآیندهای زیستی در K2-18b را به طور جدی مطرح کرده اند.

چرا این سیاره K2-18b نام دارد؟

نام K2-18b حاصل یک سیستم نام گذاری علمی استاندارد برای سیارات فراخورشیدی است.

بخش نخست این نام، یعنی «K2»، به مأموریت دوم تلسکوپ فضایی کپلر اشاره دارد؛ مأموریتی که پس از پایان فاز اول، با هدف رصد نواحی جدیدی از آسمان آغاز شد. عدد «18» نشان می دهد که این سیاره به دور هجدهمین ستاره ای می گردد که در این مأموریت بررسی شده است. حرف «b» نیز به این معناست که این نخستین سیاره کشف شده در سامانه ستاره ای K2-18 است. در این سیستم نام گذاری، حرف «a» معمولاً برای خود ستاره استفاده می شود و سیارات به ترتیب کشف، با حروف b، c، d و… نام گذاری می شوند. بنابراین «K2-18b» یعنی اولین سیاره ای که در اطراف ستاره K2-18، توسط مأموریت Kepler 2 شناسایی شده است.

سیارهٔ فراخورشیدی K2-18b به دور ستارهٔ میزبان خود، K2-18، که یک کوتولهٔ سرخ از نوع طیفی M2.8 است، در حال گردش است. این ستاره در صورت فلکی اسد (Leo) قرار دارد و حدود ۱۲۴ سال نوری از زمین فاصله دارد.​

جدول مشخصات سیاره K2-18b

ویژگی های فیزیکی سیاره K2-18b

سیاره K218b یک فراخورشیدی بسیار جالب است که حدود 2/37 برابر از زمین بزرگ تر و 8/92 برابر سنگین تر است. این اندازه باعث شده در دسته ای از سیارات قرار گیرد که دانشمندان آن ها را «هایسیان» (Hycean) می نامند؛ یعنی سیاراتی که احتمالاً دارای اقیانوس های عمیق در سطح و جوی غنی از هیدروژن هستند.

این ترکیب منحصر به فرد جو، شرایط مناسبی برای حفظ دما و فشار در سطح سیاره فراهم می کند، ویژگی ای که آن را به یک نامزد جدی برای میزبانی از نوعی حیات (به ویژه حیات میکروبی) تبدیل کرده است.

دما در این سیاره هنوز دقیقاً مشخص نیست، اما مدل سازی های علمی نشان می دهد که می تواند در بازه ای باشد که آب مایع در آن پایدار بماند.

فاصله سیاره K2-18b از زمین و موقعیت در کهکشان

کی ۲–۱۸ بی در فاصله حدود ۱۲۴ سال نوری از زمین قرار دارد و در صورت فلکی اسد(Leo) واقع شده است. این سیاره به دور یک ستاره کوتوله سرخ می چرخد که خود بسیار کم نورتر و کوچک تر از خورشید ماست.
نکته مهم درباره K2-18b این است که در منطقه ای موسوم به «کمربند حیات» یا Habitable Zone این ستاره قرار دارد، جایی که دما به گونه ای است که می تواند وجود آب مایع را در سطح سیاره ممکن کند.
این ویژگی ها باعث شده K2-18b به طور جدی در مرکز توجه دانشمندان اخترزیست شناس و پروژه های جست وجوی حیات فرازمینی قرار گیرد.

مقایسه سیاره زمین و سیاره k2-18b

تحقیقات تازه با استفاده از داده های تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان می دهد که جو این سیاره شامل مقادیر قابل توجهی از متان (CH₄) و دی اکسید کربن (CO₂) است. این نخستین بار است که چنین ترکیبات کربنی در سیاره ای واقع در منطقه قابل سکونت شناسایی شده اند.

اما شگفتی بزرگ تر زمانی رقم خورد که پژوهشگران اثری از دی متیل سولفید (DMS) و دی متیل دی سولفید (DMDS) در جو این سیاره کشف کردند،مولکول هایی که روی زمین تقریباً فقط توسط موجودات زنده، مخصوصاً فیتوپلانکتون های دریایی، تولید می شوند.تشخیص این گازها با سطح اطمینان بالا (۹۹.۷٪) انجام شده و اگرچه هنوز نیاز به بررسی های بیشتری هست، اما این ترکیبات می توانند نشانگرهای زیستی یا همان biosignatures تلقی شوند.
میزان این گازها در جو K2-18b هزاران برابر بیشتر از زمین است و این موضوع احتمال زیستی بودن منشأ آن ها را بالا می برد البته به شرطی که منابع غیرزیستی رد شوند.

کشف علائم حیات در سیاره جدید(K218b)

این نمودار، طیف انتقال نور ستاره‌ای را نشان می‌دهد که از جو سیاره K2-18 b عبور کرده و توسط ابزار MIRI در تلسکوپ جیمز وب ثبت شده است. طیف انتقال به ما نشان می‌دهد که در چه طول‌موج‌هایی، نور بیشتر جذب شده و این جذب نشان‌دهنده حضور چه نوع مولکول‌هایی در جو سیاره است.

روش های علمی برای کشف حیات در سیاره K2-18b

دانشمندان برای بررسی سیارات دوردست مانند K2-18b از روش های پیشرفته ای بهره می برند که در رأس آن ها طیف سنجی انتقالی (Transmission Spectroscopy) قرار دارد. در این روش، هنگامی که سیاره از مقابل ستاره میزبان خود عبور می کند (transit)، بخشی از نور ستاره از جو سیاره عبور می کند. این نور هنگام عبور، بسته به ترکیب شیمیایی جو، تغییراتی در طیف خود ایجاد می کند که با استفاده از ابزارهای دقیق قابل تشخیص است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope – JWST) با آینه غول پیکر ۶.۵ متری خود، در این زمینه انقلابی ایجاد کرده است. با تجهیزاتی مانند طیف سنج فروسرخ نزدیک (NIRSpec) و تصویربردار فروسرخ نزدیک/طیف سنج بدون شکاف (NIRISS)، این تلسکوپ توانسته جزئیاتی از جو K2-18b را بررسی کند که قبلاً ممکن نبود.

نتایج بررسی ها و علائم حیات در K2-18b

تجزیه و تحلیل داده های طیفی تلسکوپ جیمز وب نشان داده که جو K2-18b شامل ترکیباتی مانند: متان (CH₄) – دی اکسید کربن (CO₂) – بخار آب (H₂O) و به طور احتمالی، دی متیل سولفید (DMS) و دی متیل دی سولفید (DMDS)است.

متان و دی اکسید کربن معمولاً در فرآیندهای زمین شناختی یا زیستی شکل می گیرند، اما آنچه بیشتر توجه دانشمندان را جلب کرده، وجود احتمالی DMS است، مولکولی که روی زمین تنها از موجودات زنده، به ویژه فیتوپلانکتون های اقیانوسی، تولید می شود.

این ترکیب شیمیایی، به عنوان یک biosignature (نشانگر زیستی) شناخته می شود؛ یعنی مولکولی که ممکن است مستقیماً به فعالیت های زیستی مرتبط باشد. میزان DMS کشف شده در جو این سیاره هزاران برابر بیش تر از زمین تخمین زده شده، که اگر منشأ آن زیستی باشد، واقعاً کشف بزرگی خواهد بود.

آیا این یافته ها به معنی کشف حیات است؟ در یک کلام: نه هنوز، ولی بسیار امیدوارکننده است.

یافته های فعلی، علائمی هستند که می توانند به وجود حیات اشاره کنند، اما اثبات قطعی آن نیستند. دلایل زیر را باید در نظر گرفت:

• وجود DMS هنوز با قطعیت کامل تأیید نشده و نیازمند داده های بیشتر از مشاهدات بعدی جیمز وب است.

• برخی ترکیبات شیمیایی می توانند منشأ غیرزیستی (abiotic) نیز داشته باشند. مثلاً ممکن است از فرآیندهای شیمیایی در عمق جو یا سطح سیاره تولید شده باشند.

• فعلاً هیچ تصویری، سیگنال رادیویی یا نشانه مستقیم از موجودات زنده روی این سیاره در دست نیست.

به همین دلیل، دانشمندان با احتیاط زیاد درباره این کشف صحبت می کنند. اگرچه وجود احتمالی ترکیبات زیستی مانند DMS بسیار هیجان انگیز است، اما تا زمانی که منابع غیرزیستی رد نشوند، نمی توان با اطمینان گفت که این ترکیبات توسط حیات تولید شده اند.

چالش ها و محدودیت های تحقیق

مشکلات و محدودیت ها در کشف حیات

با وجود پیشرفت های حیرت انگیز در فناوری فضایی، هنوز هم بررسی دقیق سیارات فراخورشیدی مانند K2-18b با محدودیت های جدی مواجه است. مهم ترین آن ها عبارتند از:

• فاصله بسیار زیاد: K2-18b حدود ۱۲۰ سال نوری با زمین فاصله دارد. این یعنی نور یا هرگونه داده ای از آن باید بیش از یک قرن در راه باشد تا به ما برسد. چنین فاصله ای، امکان ارسال کاوشگر یا بررسی مستقیم سطح سیاره را فعلاً غیرممکن می سازد.

• محدودیت در قدرت تفکیک تلسکوپ ها: حتی با وجود تلسکوپی پیشرفته مانند جیمز وب، ما تنها می توانیم طیف نوری نور عبوری از جو سیاره را بررسی کنیم، آن هم در هنگام عبور تصادفی سیاره از مقابل ستاره اش. این یعنی اطلاعات ما محدود، گاه ناقص، و احتمالاً دستخوش تفسیرهای متفاوت است.

• ابهام در تفسیر داده ها: بسیاری از ترکیبات شیمیایی ممکن است از منابع غیرزیستی نیز تولید شوند. مثلاً متان می تواند از آتشفشان های فعال یا واکنش های شیمیایی زیر سطح ناشی شود، نه الزاماً حیات. بنابراین، تفکیک میان منشاء زیستی و غیرزیستی این مواد بسیار چالش برانگیز است.

نیاز به تحقیقات بیشتر

همه این محدودیت ها نشان می دهند که برای رسیدن به پاسخ قطعی درباره وجود یا نبود حیات در کی ۲–۱۸ بی، هنوز راهی طولانی در پیش داریم. اقدامات آینده ای که می توانند به حل این معما کمک کنند شامل:

• مشاهدات بیشتر با تلسکوپ جیمز وب: جمع آوری داده های طیفی بیشتر و در شرایط مختلف نجومی، برای تأیید یا رد وجود مولکول هایی مانند DMS.

• استفاده از نسل های بعدی تلسکوپ ها: پروژه هایی مانند تلسکوپ فضایی LUVOIR یا HabEx  که ناسا برای دهه های آینده برنامه ریزی کرده، قادر خواهند بود سیارات مشابه زمین را با دقت بسیار بیشتری بررسی کنند، حتی تصویربرداری مستقیم از سطح آن ها.

• مدل سازی های پیشرفته تر علمی: با افزایش قدرت محاسباتی، می توان مدل های دقیق تری از رفتار جو سیارات تهیه کرد و فرضیه های مختلف درباره منشأ ترکیبات شیمیایی را آزمایش کرد.

در مجموع، یافته های کنونی بیش تر یک دعوت نامه علمی برای کاوش بیشتر هستند تا یک کشف قطعی

 K2-18b تبدیل به یکی از مهم ترین اهداف اخترزیست شناسی شده و احتمالاً در سال های آینده بارها و بارها در صدر اخبار با آن مواجه خواهیم شد.

پیامدهای کشف علائم حیات در K2-18b

حیات در K2-18b ؟؟

اهمیت کشف حیات در سیارات دیگر

کشف حتی ساده ترین نشانه های حیات در سیاره ای خارج از منظومه شمسی، می تواند یکی از بزرگ ترین تحولات تاریخ علم باشد. چرا؟ چون:

• اثبات می کند زمین تنها مکان حیات در جهان نیست.

• زیست شناسی را از یک علم «زمین محور» به یک علم «کیهانی» تبدیل می کند.

• نگاه ما را به تکامل حیات، شرایط زیستی، و حتی منشأ خودمان بازتعریف می کند.

دانشمندانی مانند کارل ساگان (Carl Sagan) سال ها پیش پیش بینی کرده بودند که اگر حیات بتواند در یک نقطه از جهان شکل بگیرد، احتمالاً در بسیاری از نقاط دیگر هم وجود دارد. حالا با بررسی هایی مانند آن چه در K2-18b رخ داده، ما یک گام دیگر به سمت تأیید این فرضیه نزدیک شده ایم.

تأثیر بر آینده اکتشافات فضایی

کشف نشانه های حیات در K2-18b بدون شک مسیر آینده اکتشافات فضایی را دگرگون می کند:

• تمرکز ناسا و آژانس فضایی اروپا روی سیارات فراخورشیدی افزایش می یابد. مأموریت هایی مانند Ariel (ESA) و LUVOIR (NASA) برای مطالعه جو این سیارات تقویت خواهند شد.

• سرمایه گذاری در فناوری هایی برای بررسی مستقیم سطح سیارات دوردست بیشتر خواهد شد.

• پژوهش های جدید برای توسعه زیست شناسی فرازمینی (astrobiology)، در مرکز توجه قرار خواهد گرفت.

در واقع، K2-18b شاید فقط آغاز یک زنجیره بزرگ از کشف های هیجان انگیز آینده باشد.

پرسش های اخلاقی و فلسفی

کشف حیات در جایی غیر از زمین، فقط یک مسئله علمی نیست؛ بلکه مجموعه ای از پرسش های عمیق اخلاقی و فلسفی را پیش می کشد:

• آیا ما تنها نیستیم؟ اگر حیات هوشمند در جایی دیگر وجود داشته باشد، ارتباط با آن ها چه تبعاتی خواهد داشت؟

• مسئولیت ما نسبت به آن حیات چیست؟ اگر حتی باکتری هایی در یک سیاره دیگر وجود داشته باشند، آیا ما حق داریم در محیط آن ها دخالت کنیم؟

• چگونه تعریف «زندگی» را بازنگری می کنیم؟ آیا حیات همیشه باید مبتنی بر کربن و آب باشد یا شکل های دیگری هم ممکن است؟

این ها سوالاتی هستند که نه تنها دانشمندان، بلکه فیلسوفان، الهی دانان، و حتی سیاستمداران را نیز درگیر خواهند کرد.

با این حساب، K2-18b فقط یک سیاره ی دور نیست؛ بلکه پنجره ای است به آینده ای که در آن باید جهان را نه تنها از منظر زمین، بلکه از منظر کیهان درک کنیم.

نتیجه گیری

کشف نشانه‌های احتمالی حیات در سیاره  K2-18b، یکی از مهم‌ترین دستاوردهای علمی دهه‌های اخیر است. این سیاره که در فاصله ۱۲۴ سال نوری از زمین قرار دارد، با قرارگیری در منطقه قابل سکونت و داشتن شرایط مشابه با زمین اولیه، امید تازه‌ای برای یافتن حیات فرازمینی به وجود آورده است.

یافته‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان می‌دهد که جو این سیاره شامل ترکیبات شیمیایی خاصی مانند دی‌متیل سولفید و دی‌متیل دی‌سولفید است که روی زمین تنها از منابع زیستی شناخته شده‌اند. اگرچه هنوز نمی‌توان با قطعیت درباره وجود حیات در این سیاره سخن گفت، اما این شواهد قوی‌ترین نشانه‌های موجود تا به امروز هستند.

این کشف نه‌تنها از منظر علمی، بلکه از دیدگاه فلسفی، اخلاقی و حتی اجتماعی اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد. پرسش‌هایی درباره تنها نبودن ما در کیهان، مسئولیت‌های بشر در قبال سایر اشکال حیات، و بازتعریف مفهوم زندگی، همگی در انتظار پاسخ هستند.

آینده تحقیقات فضایی با تمرکز بر سیاراتی مانند K2-18b، وعده کشف‌های شگفت‌انگیزتری را می‌دهد. شاید در سال‌های آینده، بتوانیم با اطمینان بیشتری درباره وجود حیات در جهان صحبت کنیم. تا آن زمان، K2-18b همچنان به‌عنوان یک چراغ امید در تاریکی بی‌کران کیهان، راه ما را برای درک بهتر جایگاه‌مان در این جهان روشن می‌کند.

سوالات متداول

منابع

Strongest hints yet of biological activity outside the solar system  - Hycean Group

K2-18 b - nasa

Hints of Life on Exoplanet Recede Even Further - nytimes