*SAmirA
کاربر نگاه دانلود
- عضویت
- 2016/01/09
- ارسالی ها
- 30,107
- امتیاز واکنش
- 64,738
- امتیاز
- 1,304
آیا بجز زمین اشکال دیگری از زندگی در جهان هستی وجود دارد؟ در بررسیهای علمی جدید، دو اکتشاف احتمال وجود حیات فرازمینی را تقویت کرده است؛ یکی کشف اشکال عجیبی از زندگی در محیطهای بسیار سخت که امکان تطابق زندگی با محیط سیارات دیگر را مطرح میکند و دیگری کشف بیش از ۵۰ سیاره که در مدار سبز ستارههای خود حرکت میکنند. پس اگر حیات بیگانه وجود داشته باشد به چه شکل خواهد بود؟
چه انتظاری از حیات بیگانه میتوانیم داشته باشیم؟ آیا مانند باکتریها، ویروسها و یا جلبکها موجوداتی ساده هستند و یا با موجوداتی چند سلولی و یا حتی هوشمند مواجه خواهیم شد؟ آیا بیگانگان شبیه به گیاهان هستند و یا حیوانات، و یا شاید ویژگیهای هردوی آنها را داشته باشند. آیا آنها نیز مانند موجودات زمینی از دست و پا برای حرکت و تعامل با محیط اطراف استفاده میکنند و یا طبیعت روشی ناشناخته و شاید مؤثرتر را برای آنها برگزیده است؟
آیا بیگانگان از چشم به عنوان اندام حسی اصلی برای دیدن اطراف استفاده میکنند یا روشهای دیگری برای جمعآوری اطلاعات از دنیای خود دارند؟ آیا آنها نیز مانند ما اکسیژن را تنفس میکنند و یا به گازهای دیگری برای زنده ماندن وابستهاند؟ حدس و گمان در مورد موجودات فضایی چیزی آشنا در داستانهای علمی تخیلی و فیلمهای هالیوودی است؛ اما در این مقاله ما با تکیه بر اختر زیستشناسی به جستجوی علمی حیات فرازمینی خواهیم پرداخت و آنچه از زندگی بر روی زمین فرا گرفتهایم را برای تجسم بیگانگان آسمانی به کار خواهیم برد.
از طرف موجودات کربنی، سلام دنیا
تصور بسیاری از ما از موجودات فرازمینی شبیه چیزهایی است که در فیلمهای هالیوودی دیدهایم. موجوداتی شبه انسان یا انسانهایی کمی متفاوت. دلیل این اتفاق روشن است؛ زیرا کارگردانها یا به طور مستقیم از انسان برای ایفای این نقشها استفاده میکنند و یا با مدلهایی انسانی انیمیشنهای کامپیوتری را به تصویر میکشند. علاوه بر آن ایجاد ارتباط مخاطب با موجودی شبیه به انسان بسیار بهتر از موجودات عجیب و غریب فضایی خواهد بود. با این حال طرح بدن انسان (تقارن دوطرفه با یک سر، دو پا و دو بازو) ناشی از شرایط محیطی حاکم بر زمین در طی میلیونها سال است و از زمانی میاید که زمین در استعمار دوزیستان و خزندگان اولیه قرار داشته است، که بعید به نظر میرسد چنین تکاملی در جهانهای بیگانه نیز رخ بدهد. پس متأسفانه در همین ابتدا باید تصاویر جذاب هالیوودی از موجودات بیگانه را کنار بگذاریم تا ببینیم علم واقعی چه چیزی را به ما نشان خواهد داد.
اختر زیستشناسی مطالعهی علمی زندگی در کهکشانها است و اختر زیست شناسان به دنبال درک چگونگی پایگیری و تکامل زندگی در زمین و آنچه وجود زندگی در این سیاره را ممکن کرده و میتواند سیارهای را قابل سکونت بکند، هستند. اختر زیستشناسی ترکیبی از رشتههای زیستشناسی، شیمی، فیزیک، زمینشناسی و نجوم است. در اختر زیستشناسی باید از اطلاعاتی که در مورد حیات بر روی زمین به دست آوردهایم به عنوان راهنما در مطالعهی زندگی در سیارات دیگر استفاده کنیم. بیایید برخی از چیزهایی را که از زندگی بر روی زمین یاد گرفتهایم، بررسی کنیم.
زندگی چیست؟
با اینکه به قلم آوردن تعریفی روشن از زندگی کاری است دشوار اما اغلب زیستشناسان بر روی ویژگیهای مشترکی از موجودات زنده توافق دارند، پس اگر جسمی دارای این ویژگیها باشد، به عنوان موجود زنده در نظر گرفته میشود.
۱. سازمان یافتگی
بدن موجودات زنده از اتمها و مولکولهایی سازمانیافته تشکیل شدهاند، در یک ارگانیسم سلولها میتوانند برای کاری خاص تغییر شکل داده و یا اختصاصاً به ویژگیهای مناسب آن فعالیت مجهز شوند. در نهایت سلولها میتوانند به بافتها، اندامها و سیستمهای پیشرفتهی عصبی تبدیل شوند. در زمین، زندگی از لحاظ سطح سازماندهی سلولها و پیچیدگی، بسیار متنوع است.
۲. تعادل
موجودات زنده مکانیزمهایی در وجود خود دارند که آنها را در برابر محیط در شرایط نسبتاً بدون تغییری به نام پایداری نگه میدارد. به عنوان مثال در بدن شما سیستمی وجود دارد که درجهی حرارت بدنتان را ثابت نگه میدارد، هنگامی که در سرما باشید با لرزیدن بدنتان را گرم میکند و در گرما با عرق از شما در برابر حرارت بالا محافظت میکند.
۳. بازتولید
موجودات زنده کپیهایی از خود تولید میکنند؛ این کپی دقیق از طریق تولید مثل جنـ*ـسی و یا روشهای غیر جنـ*ـسی صورت میگیرد.
۴. رشد و توسعه
موجودات زنده رشد کرده و از اشکال کوچکتر و سادهتر به اشکال پیچیدهتر تبدیل میشوند؛ به عنوان مثال انسان ابتدا از یک تخمک بارور به جنین تبدیل میشود و سپس جنین به نوزاد تبدیل شده و نوزاد به کودک و کودک به نوجوان و بزرگسال تبدیل میشود.
۴. دریافت انرژی از محیطزیست
قرار داشتن موجودات زنده در شرایط نسبتاً ثابت بدون مصرف انرژی قانون دوم ترمودینامیک را نقض خواهد کرد. این قانون به ما میگوید که درتمام اشیاء میزان آشفتگی (آنتروپی) باگذشت زمان افزایش خواهد یافت پس یک موجود زنده برای حفظ سازمان بدنش، باید فرآیند دریافت و مصرف انرژی داشته باشد. در انسان و حیوانات این دریافت انرژی به وسیلهی خوردن غذا میسر میشود.
۵. پاسخ به محرک
موجودات زنده به تغییرات در محیطزیست خود پاسخ میدهند؛ به عنوان مثال اگر محرکی باعث به وجود آمدن درد در بدن شما شود، با دور شدن از آن به این محرک پاسخ میدهید؛ اگر گیاهی را در کنار پنجرهای رو به نور قرار دهید، شاخه و برگهای آن گیاه به سمت نور متمایل خواهند شد؛ همچنین بعضی از حیوانات نسبت به شرایط محیط رنگ خود را عوض کرده و استتار میکنند؛ همهی اینها مواردی از پاسخگویی موجودات زنده به محرکهای محیطی است.
۶. سازگاری با محیطزیست
شخصیت موجودات زنده از ابتدا بر اساس سازگاری با محیط زیستی که در آن به وجود آمدهاند برنامهریزی شده است. به عنوان مثال بالهی دلفین عضوی صاف است که به او در شنا کمک میکند؛ بال خفاش نیز از ساختاری با پایهی استخوانی مشابه بالهی دلفین تشکیل شده است، اما غشائی نازک باعث شده تا خفاش قابلیت پرواز را پیدا کند.
حال که به تعریف مشخصی از زندگی دست پیدا کردیم باید به بررسی چگونگی ایجاد تغییرات در بازههای بلند زمانی در موجودات زنده بپردازیم. قانونهای ثابتی بر به وجود آمدن، رشد و مرگ موجودات زنده حاکم هستند که چارلز داروین نام انتخاب طبیعی را برای آنها پیشنهاد داده است. تئوری تکامل داروین شامل نکات زیر است:
۱. جانداران موجوداتی شبیه به خود را تکثیر خواهند کرد؛ مشخص است که از یک سگ توقع داریم سگ دیگری را به وجود بیاورد، از قاصدک قاصدک به وجود خواهد آمد و نتیجهی تولیدمثل یک ماهی ماهی شبیه به او خواهد بود.
۲. غالباً تعداد فرزندان از تعدادی که خواهند توانست زنده بمانند بیشتر خواهد بود.
۳. در هر جامعه با توجه به محیطزیست گونهها صفات متفاوتی مانند قد، رنگ پوست، رنگ خز و شکل منقار متفاوتی را خواهند داشت و این صفات را به نسل بعدی منتقل خواهند کرد.
۴. بعضی از تغییرات مطلوب هستند که موجودات زنده را به گزینهی مناسبتری برای زندگی در محیطزیست خود تبدیل میکنند و برخی نامطلوب هستند که شانس بقا را برای موجودات کاهش میدهند. ارگانیزمهایی که تغییراتی نامطلوب داشتهاند خواهند مرد و به مرور نسلشان منقرض خواهد شد، و در آنهایی که تغییرات مطلوب به وجود آمده آن مشخصهها را به نسل بعدی منتقل خواهند کرد. به این پدیده انتخاب طبیعی میگویند.
۵. با در نظر گرفتن زمان مناسب، انتخاب طبیعی این صفات مطلوب را جمع میکند و گونهها تکامل خواهند یافت.
اگرچه نظریهی تکامل داروین برای توضیح تغییرات در گونههای زنده بر روی زمین مطرح شده است، اما اصول آن به قدری کافی است که بتوان آن را به زندگی احتمالی در سیارههای دیگر تسری داد.
فرضیهی خاکی کمیاب
معادلهی دریک توسط ستارهشناسی به نام فرانک دریک معرفی شد و کارل ساگان برای برآورد تعداد تمدنهای هوشمند در جهان از آن استفاده کرد. در نقطهی مقابل، زمینشناسی به نام پیتر وارد و ستارهشناس دونالد برونلی از دانشگاه واشنگتن فرضیهای به نام زمین کمیاب را پیشنهاد دادهاند.
این فرضیه، حیات بر روی زمین را منحصر به فرد میداند و چنین بیان میکند که مجموعهای از وقایع، شانس و شرایط همانند قرار گرفتن در فاصلهی مناسب از خورشید و بودن غولی مثل مشتری در منظومهی شمسی که جلوی برخورد ستارههای دنبالهدار را به زمین میگیرد، همچنین و به وجود آمدن چندین انقراض اجازه داده است که زندگی به شکل کنونی در زمین توسعه داده شود و بعید است در سیارهای دیگر چنین اتفاقهایی افتاده باشد؛ پس «زمین خاکی نادر» است که به زندگی، اجازهی توسعه تا انسان متمدن را داده است.
در چه شرایطی زندگی وجود میآید، قوانین پایهای برای حیات بیگانه، بیگانگان به چه شکل خواهند بود و محتمل است در کجا زندگی کنند؟ همچنین شواهد به دست آمده از وجود فرازمینیها سرفصل مطالبی است که در قسمت دوم این مقاله مطالعه خواهید کرد.
چه انتظاری از حیات بیگانه میتوانیم داشته باشیم؟ آیا مانند باکتریها، ویروسها و یا جلبکها موجوداتی ساده هستند و یا با موجوداتی چند سلولی و یا حتی هوشمند مواجه خواهیم شد؟ آیا بیگانگان شبیه به گیاهان هستند و یا حیوانات، و یا شاید ویژگیهای هردوی آنها را داشته باشند. آیا آنها نیز مانند موجودات زمینی از دست و پا برای حرکت و تعامل با محیط اطراف استفاده میکنند و یا طبیعت روشی ناشناخته و شاید مؤثرتر را برای آنها برگزیده است؟
آیا بیگانگان از چشم به عنوان اندام حسی اصلی برای دیدن اطراف استفاده میکنند یا روشهای دیگری برای جمعآوری اطلاعات از دنیای خود دارند؟ آیا آنها نیز مانند ما اکسیژن را تنفس میکنند و یا به گازهای دیگری برای زنده ماندن وابستهاند؟ حدس و گمان در مورد موجودات فضایی چیزی آشنا در داستانهای علمی تخیلی و فیلمهای هالیوودی است؛ اما در این مقاله ما با تکیه بر اختر زیستشناسی به جستجوی علمی حیات فرازمینی خواهیم پرداخت و آنچه از زندگی بر روی زمین فرا گرفتهایم را برای تجسم بیگانگان آسمانی به کار خواهیم برد.
از طرف موجودات کربنی، سلام دنیا
تصور بسیاری از ما از موجودات فرازمینی شبیه چیزهایی است که در فیلمهای هالیوودی دیدهایم. موجوداتی شبه انسان یا انسانهایی کمی متفاوت. دلیل این اتفاق روشن است؛ زیرا کارگردانها یا به طور مستقیم از انسان برای ایفای این نقشها استفاده میکنند و یا با مدلهایی انسانی انیمیشنهای کامپیوتری را به تصویر میکشند. علاوه بر آن ایجاد ارتباط مخاطب با موجودی شبیه به انسان بسیار بهتر از موجودات عجیب و غریب فضایی خواهد بود. با این حال طرح بدن انسان (تقارن دوطرفه با یک سر، دو پا و دو بازو) ناشی از شرایط محیطی حاکم بر زمین در طی میلیونها سال است و از زمانی میاید که زمین در استعمار دوزیستان و خزندگان اولیه قرار داشته است، که بعید به نظر میرسد چنین تکاملی در جهانهای بیگانه نیز رخ بدهد. پس متأسفانه در همین ابتدا باید تصاویر جذاب هالیوودی از موجودات بیگانه را کنار بگذاریم تا ببینیم علم واقعی چه چیزی را به ما نشان خواهد داد.
منتظر بیگانگان عضلانی نباشید
اختر زیستشناسی مطالعهی علمی زندگی در کهکشانها است و اختر زیست شناسان به دنبال درک چگونگی پایگیری و تکامل زندگی در زمین و آنچه وجود زندگی در این سیاره را ممکن کرده و میتواند سیارهای را قابل سکونت بکند، هستند. اختر زیستشناسی ترکیبی از رشتههای زیستشناسی، شیمی، فیزیک، زمینشناسی و نجوم است. در اختر زیستشناسی باید از اطلاعاتی که در مورد حیات بر روی زمین به دست آوردهایم به عنوان راهنما در مطالعهی زندگی در سیارات دیگر استفاده کنیم. بیایید برخی از چیزهایی را که از زندگی بر روی زمین یاد گرفتهایم، بررسی کنیم.
زندگی چیست؟
با اینکه به قلم آوردن تعریفی روشن از زندگی کاری است دشوار اما اغلب زیستشناسان بر روی ویژگیهای مشترکی از موجودات زنده توافق دارند، پس اگر جسمی دارای این ویژگیها باشد، به عنوان موجود زنده در نظر گرفته میشود.
۱. سازمان یافتگی
بدن موجودات زنده از اتمها و مولکولهایی سازمانیافته تشکیل شدهاند، در یک ارگانیسم سلولها میتوانند برای کاری خاص تغییر شکل داده و یا اختصاصاً به ویژگیهای مناسب آن فعالیت مجهز شوند. در نهایت سلولها میتوانند به بافتها، اندامها و سیستمهای پیشرفتهی عصبی تبدیل شوند. در زمین، زندگی از لحاظ سطح سازماندهی سلولها و پیچیدگی، بسیار متنوع است.
۲. تعادل
موجودات زنده مکانیزمهایی در وجود خود دارند که آنها را در برابر محیط در شرایط نسبتاً بدون تغییری به نام پایداری نگه میدارد. به عنوان مثال در بدن شما سیستمی وجود دارد که درجهی حرارت بدنتان را ثابت نگه میدارد، هنگامی که در سرما باشید با لرزیدن بدنتان را گرم میکند و در گرما با عرق از شما در برابر حرارت بالا محافظت میکند.
۳. بازتولید
موجودات زنده کپیهایی از خود تولید میکنند؛ این کپی دقیق از طریق تولید مثل جنـ*ـسی و یا روشهای غیر جنـ*ـسی صورت میگیرد.
۴. رشد و توسعه
موجودات زنده رشد کرده و از اشکال کوچکتر و سادهتر به اشکال پیچیدهتر تبدیل میشوند؛ به عنوان مثال انسان ابتدا از یک تخمک بارور به جنین تبدیل میشود و سپس جنین به نوزاد تبدیل شده و نوزاد به کودک و کودک به نوجوان و بزرگسال تبدیل میشود.
۴. دریافت انرژی از محیطزیست
قرار داشتن موجودات زنده در شرایط نسبتاً ثابت بدون مصرف انرژی قانون دوم ترمودینامیک را نقض خواهد کرد. این قانون به ما میگوید که درتمام اشیاء میزان آشفتگی (آنتروپی) باگذشت زمان افزایش خواهد یافت پس یک موجود زنده برای حفظ سازمان بدنش، باید فرآیند دریافت و مصرف انرژی داشته باشد. در انسان و حیوانات این دریافت انرژی به وسیلهی خوردن غذا میسر میشود.
۵. پاسخ به محرک
موجودات زنده به تغییرات در محیطزیست خود پاسخ میدهند؛ به عنوان مثال اگر محرکی باعث به وجود آمدن درد در بدن شما شود، با دور شدن از آن به این محرک پاسخ میدهید؛ اگر گیاهی را در کنار پنجرهای رو به نور قرار دهید، شاخه و برگهای آن گیاه به سمت نور متمایل خواهند شد؛ همچنین بعضی از حیوانات نسبت به شرایط محیط رنگ خود را عوض کرده و استتار میکنند؛ همهی اینها مواردی از پاسخگویی موجودات زنده به محرکهای محیطی است.
۶. سازگاری با محیطزیست
شخصیت موجودات زنده از ابتدا بر اساس سازگاری با محیط زیستی که در آن به وجود آمدهاند برنامهریزی شده است. به عنوان مثال بالهی دلفین عضوی صاف است که به او در شنا کمک میکند؛ بال خفاش نیز از ساختاری با پایهی استخوانی مشابه بالهی دلفین تشکیل شده است، اما غشائی نازک باعث شده تا خفاش قابلیت پرواز را پیدا کند.
استخوانهای همولوگ در چهاراندامان. این استخوانها ساختمان پایه یکسانی دارند، اما برای اعمال اختصاصی سازش یافتهاند.
حال که به تعریف مشخصی از زندگی دست پیدا کردیم باید به بررسی چگونگی ایجاد تغییرات در بازههای بلند زمانی در موجودات زنده بپردازیم. قانونهای ثابتی بر به وجود آمدن، رشد و مرگ موجودات زنده حاکم هستند که چارلز داروین نام انتخاب طبیعی را برای آنها پیشنهاد داده است. تئوری تکامل داروین شامل نکات زیر است:
۱. جانداران موجوداتی شبیه به خود را تکثیر خواهند کرد؛ مشخص است که از یک سگ توقع داریم سگ دیگری را به وجود بیاورد، از قاصدک قاصدک به وجود خواهد آمد و نتیجهی تولیدمثل یک ماهی ماهی شبیه به او خواهد بود.
۲. غالباً تعداد فرزندان از تعدادی که خواهند توانست زنده بمانند بیشتر خواهد بود.
۳. در هر جامعه با توجه به محیطزیست گونهها صفات متفاوتی مانند قد، رنگ پوست، رنگ خز و شکل منقار متفاوتی را خواهند داشت و این صفات را به نسل بعدی منتقل خواهند کرد.
۴. بعضی از تغییرات مطلوب هستند که موجودات زنده را به گزینهی مناسبتری برای زندگی در محیطزیست خود تبدیل میکنند و برخی نامطلوب هستند که شانس بقا را برای موجودات کاهش میدهند. ارگانیزمهایی که تغییراتی نامطلوب داشتهاند خواهند مرد و به مرور نسلشان منقرض خواهد شد، و در آنهایی که تغییرات مطلوب به وجود آمده آن مشخصهها را به نسل بعدی منتقل خواهند کرد. به این پدیده انتخاب طبیعی میگویند.
۵. با در نظر گرفتن زمان مناسب، انتخاب طبیعی این صفات مطلوب را جمع میکند و گونهها تکامل خواهند یافت.
اگرچه نظریهی تکامل داروین برای توضیح تغییرات در گونههای زنده بر روی زمین مطرح شده است، اما اصول آن به قدری کافی است که بتوان آن را به زندگی احتمالی در سیارههای دیگر تسری داد.
فرضیهی خاکی کمیاب
معادلهی دریک توسط ستارهشناسی به نام فرانک دریک معرفی شد و کارل ساگان برای برآورد تعداد تمدنهای هوشمند در جهان از آن استفاده کرد. در نقطهی مقابل، زمینشناسی به نام پیتر وارد و ستارهشناس دونالد برونلی از دانشگاه واشنگتن فرضیهای به نام زمین کمیاب را پیشنهاد دادهاند.
این فرضیه، حیات بر روی زمین را منحصر به فرد میداند و چنین بیان میکند که مجموعهای از وقایع، شانس و شرایط همانند قرار گرفتن در فاصلهی مناسب از خورشید و بودن غولی مثل مشتری در منظومهی شمسی که جلوی برخورد ستارههای دنبالهدار را به زمین میگیرد، همچنین و به وجود آمدن چندین انقراض اجازه داده است که زندگی به شکل کنونی در زمین توسعه داده شود و بعید است در سیارهای دیگر چنین اتفاقهایی افتاده باشد؛ پس «زمین خاکی نادر» است که به زندگی، اجازهی توسعه تا انسان متمدن را داده است.
در چه شرایطی زندگی وجود میآید، قوانین پایهای برای حیات بیگانه، بیگانگان به چه شکل خواهند بود و محتمل است در کجا زندگی کنند؟ همچنین شواهد به دست آمده از وجود فرازمینیها سرفصل مطالبی است که در قسمت دوم این مقاله مطالعه خواهید کرد.
