کشف شگفت انگیز درباره زمین

تحقیقات جدید نشان می‌دهند که طوفان‌های شدید خورشیدی ممکن است اولین اجزای سازنده حیات بر روی زمین بوده باشند.

یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که حیات بر روی زمین می‌تواند توسط شعله‌های فوق‌العاده عظیم یک خورشید جوان بیش فعال، ایجاد شده باشد.

دانشمندان با شلیک ذرات باردار موجود در باد خورشیدی به ترکیبی از گازهای موجود در جو اولیه زمین، دریافتند که عناصر ترکیبی، مقادیر قابل توجهی از اسیدهای آمینه و اسیدهای کربوکسیلیک را تشکیل می‌دهند که مثل بلوک‌های ساختمانی برای پروتئین‌ها و تمام انواع حیات‌ آلی عمل می‌کنند.

دانشمندان ازاوایل قرن ۱۸۰۰ در مورد شرایطی که باعث ایجاد حیات بر روی کره زمین شده، در شک و تردید بودند.

زمانی گمان می کردند که زندگی ممکن است از یک سوپ شیمیایی کهن به نام "برکه کوچک گرم" آغاز شده باشد. آنها آزمایش‌هایی را در دهه ۱۹۵۰ انجام دادند. در این آزمایشها مخلوطی از گاز متان، آمونیاک، آب و هیدروژن مولکولی در معرض رعد و برق مصنوعی قرار داده شد، تا نشان دهند که ۲۰ اسید آمینه مختلف از این فرآیند تشکیل شده ‌است.

با این حال، حتی با گذشت سالها از آن آزمایشات، هنوز خیلی چیزها برای محققین مبهم بود. دانشمندان بتدریج دریافتند که جو اولیه زمین با آمونیاک و متان کمتری نسبت به آنچه قبلاً تصور می شد، پر شده است و در عوض دی اکسید کربن و نیتروژن مولکولی بیشتری در آن وجود دارد. که هر دو از گازهایی هستند که برای شکستن آنها، به انرژی بسیار بیشتری نسبت به رعد و برق نیاز دارند.

در مطالعه جدیدی که در ۲۸ آوریل امسال در مجله لایف منتشر شده است، از یک شتاب دهنده ذرات استفاده کردند تا ببیند که آیا پرتوهای کیهانی ناشی از ابرشعله‌های پرانرژی، می‌توانند شروعی برای ایجاد حیات روی زمین باشند.

کنسی کوبایاشی، استاد شیمی در دانشگاه ملی یوکوهاما در ژاپن، در بیانیه‌ای گفت: اکثر محققین، پرتوهای کیهانی کهکشانی را نادیده می‌گیرند زیرا به تجهیزات تخصصی، مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات نیاز دارند ولی به آن دسترسی ندارند. اما من خوش شانس بودم که به چندین مورد از این تجهیزات دسترسی داشتم.

ستاره‌ها، میدان‌های مغناطیسی قدرتمندی را تولید می‌کنند که از طریق جریان بارهای الکتریکی در پلاسمای مذاب، که در امتداد و زیر سطوح آن‌ها جریان دارد، ایجاد می‌شوند.

گاهی اوقات، این خطوط میدان مغناطیسی قبل از اینکه به طور ناگهانی به هم برخورد کنند، به هم گره می‌خورند و انرژی را طی فوران‌های تشعشعی به نام شعله‌های خورشیدی و جت‌های انفجاری مواد خورشیدی آزاد می‌کنند، که ما آنها را با نام خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) می‌شناسیم.

هنگامی که این ماده خورشیدی (که عمدتاً از الکترون‌ها، پروتون‌ها و ذرات آلفا تشکیل می‌شود) به میدان مغناطیسی زمین برخورد می‌کند، یک طوفان ژئومغناطیسی ایجاد می‌شود و این طوفان باعث تهییج مولکول‌های جو زمین می‌شود که شفق‌های رنگارنگی به نام شفق‌های شمالی را ایجاد می‌کنند.

رویداد کرینگتون یکی از قدرتمندترین طوفان‌های خورشیدی در تاریخچۀ جهان است. این پدیده در سال ۱۸۵۹ اتفاق افتاد که تقریباً به اندازه ۱۰ میلیارد بمب اتمی یک مگاتونی انرژی آزاد کرد، اما حتی این رویداد نیز نمی‌تواند با قدرت یک ابر شعله برابری کند، چرا که قدرت یک ابر شعله می‌تواند صدها تا هزاران بار پرانرژی تر باشد.

این نوع ابر شعله‌ها معمولاً فقط هر ۱۰۰ سال یک بار فوران می‌کنند، اما شاید همیشه اینطور نبوده باشد. طبق مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۶ در مجله Nature Geoscience بر روی مشاهدات داده‌های مأموریت کپلر ناسا، که بین سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۸ اطلاعاتی را در مورد سیارات مشابه زمین و ستاره‌های آنها جمع‌آوری می‌کرد، نشان داده شد که در طول ۱۰۰ میلیون سال اول زمین، خورشید ۳۰ درصد کم‌نورتر بوده است. ابر شعله‌ها هر سه تا ۱۰ روز یکبار از سطح خورشید منفجر می‌شدند.

بیشتر بخوانید:

• قاتل اقیانوس چگونه بدنش را در سرمای تاریکی گرم نگه می‌دارد؟

محققان برای مشاهده نقش ابر شعله‌ها در ایجاد اسیدهای آمینه در اوایل پیدایش زمین، دی اکسید کربن، نیتروژن مولکولی، آب و مقادیر متفاوتی از متان را در ترکیباتی از گازهایی که می‌توانستند در جو اولیه زمین پیدا کنند ترکیب کردند.

سپس، با شلیک پروتون‌ها به مخلوط‌های گاز، توسط یک شتاب‌دهنده ذرات کوچک (معروف به شتاب‌دهنده پی در پی) یا مشتعل کردن آن‌ها با رعد و برق شبیه‌سازی‌شده، شروع به تولید اسیدهای آمینه و اسیدهای کربوکسیلیک کردند؛ که هر دو این اسیدها پیش‌ نیاز ترکیبات شیمیایی مهم برای زندگی و زیست هستند.

همانطور که محققان میزان متان را افزایش می‌دادند، اسیدهای آمینه و اسیدهای کربوکسیلیک تولید شده توسط پروتون‌ها و صاعقه‌ها نیز افزایش می‌یافتند، اما برای تولید آنها در سطوح قابل تشخیص، مخلوط پروتون تنها به ۰.۵ درصد متان غلیظ شده نیاز داشت، در حالی که تخلیه رعد و برق به ۱۵ درصد آن نیاز داشت.

ولادیمیر آیراپتیان، اخترفیزیکدان ارشد بخش هلیو فیزیک از پروازهای فضایی گودارد ناسا، و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: « حتی در ۱۵ درصد متان، نرخ تولید اسیدهای آمینه توسط رعد و برق، یک میلیون برابر کمتر از پروتون است. » او همچنین در سال ۲۰۱۶ روی مطالعاتی درباره علوم زمین و طبیعت کار کرده است.

او می گوید وقتی هوا سرد است، رعد و برقی وجود ندارد، و زمین اولیه زیر یک خورشید بسیار ضعیف قرار داشت.

این بدان معنا نیست که حیات نمی‌تواند از رعد و برق به وجود آمده باشد، اما در حال حاضراحتمال بوجود آمدن حیات از نظریه رعد و برق ضعیف‌تر است و شروع حیات از ذرات خورشیدی محتمل تر به نظر می‌رسد.