حیات فراتر از آنچه می‌شناسیم؛ بیگانگان ممكن است از كربن ساخته نشده باشند

تبلیغاتتبلیغاتتبلیغاتواكنش‌های خودكاتالیزی بسیار رایج‌تر از آن‌چیزی هستند كه دانشمندان تصور می‌كردند و می‌توانند نقش پررنگی در شكل‌گیری حیات احتمالی فرازمینی داشته باشند.تبلیغاتبراساس یافته‌های مطالعه‌ای جدید، احتمالا در بسیاری از سیاره‌های متفاوت دیگر، واكنش‌های شیمیایی خودكفایی در جریان هستند كه از حیاتی كاملا متفاوت با حیات زمینی پشتیبانی می‌كنند .

حیات روی زمین به كربن وابسته است، با این‌حال ممكن است در سیاره‌های فراخورشیدی، تركیب‌های غیركربنی در فرآیند شكل‌گیری حیات نقش داشته باشند.حیات روی زمین وابسته به تركیب‌های آلی است. این مولكول‌ها از كربن تشكیل شده‌اند و اغلب اوقات عناصر دیگری مثل هیدروژن، اكسیژن، نیتروژن، فسفر و سولفور را دربرمی‌گیرند .

با این‌حال دانشمندان از مدت‌ها پیش به این پرسش فكر كرده‌اند كه آیا ممكن است حیات فرازمینی بر اساس واكنش شیمیایی متفاوتی تكامل یابد. برای مثال پژوهشگرها تا مدت‌ها گمان می‌كردند سیلیكون یكی از مواد ضروری برای زیست فرازمینی باشد .

بتول كاچار، اخترزیست‌شناس و زیست‌شناس تكاملی از دانشگاه ویسكانسین مدیسون و نویسنده‌ی اصلی مطالعه‌ی اخیر می‌گوید باید این احتمالات را بررسی كنیم تا بتوانیم فراتر از حیات فرازمینی، تصوری از تمام اشكال حیات داشته باشیم .

نوعی واكنش شیمیایی موسوم به خودكاتالیزی، عامل كلیدی حیات روی زمین است. واكنش‌های خودكاتالیزی، خودكفا هستند و می‌توانند مولكول‌هایی را تولید كنند كه به برانگیختن واكنش مشابه منجر شوند. جمعیت در حال رشدی از خرگوش‌ها را تصور كنید .

زوج خرگوش‌ها مجددا با تولید مثل، خرگوش‌های جدیدی را تولید می‌كنند و این فرآیند همچنان تكرار می‌شود.یكی از دلایل عمده‌ای كه پژوهشگران برای خودكاتالیزی اهمیت قائل هستند، این است كه تولیدمثل به‌عنوان یكی از ویژگی‌های ضروری حیات، نمونه‌ای از كاتالیز خودكار است .

حیات زمینه‌ساز حیاتی دیگر می‌شود. وقتی یك سلول به دو سلول تقسیم می‌شود، می‌تواند به چهار سلول تقسیم شود و این روند همین‌طور ادامه پیدا می‌كند. با تكثیر تعداد سلول‌ها، تعداد و تنوع واكنش‌های ممكن چند برابر می‌شود .

پژوهشگرها در مطالعه‌ی جدید به‌سراغ یافتن خودكاتالیزی فراتر از تركیب‌های آلی رفتند. آن‌ها استدلال می‌كنند كه كاتالیز خودكار می‌تواند به نازیست‌زایی یا شكل‌گیری حیات از منشایی بی‌جان منجر شود. آن‌ها بدین منظور بر چرخه‌های موسوم به آمیخت ناهمگن تمركز كردند كه می‌توانند كپی‌های متعددی از یك مولكول را بسازند .

این فرآورده‌ها می‌توانند به عنوان مواد اولیه برای كمك به تكرار چرخه‌ها و درنتیجه خودكاتالیزی به كار روند.آمیخت ناهمگن واكنشی واحد است كه به خروجی‌های متعددی می‌انجامد و از این جهت به تولیدمثل شباهت دارد .

دانشمندان برای یافتن این واكنش‌ها به تحلیل بیش از دو قرن مستندات علمی دیجیتالی‌شده پرداختند كه به زبان‌های مختلفی نوشته شده‌اند. آن‌ها با جستجوی زبانی بهینه و ابزارهای ترجمه توانستند اولین ارزیابی منحصر‌به فرد از فراوانی چرخه‌های خودكاتالیزی را اجرا كنند .

در نهایت پژوهشگرها، ۲۷۰ چرخه‌ی مختلف از واكنش‌های خودكاتالیزی را كشف كردند. خودكاتالیزی شاید فرآیند نادری نباشد، بلكه یكی از شاخصه‌های كلی بسیاری از محیط‌های متفاوت به‌ویژه محیط‌های متفاوت با زمین به شمار می‌رود .

از میان ۲۷۰ چرخه‌ی یادشده، بخش زیادی از آن‌ها فاقد تركیب‌های آلی هستند. برخی از آن‌ها حول محور عنصرهایی مثل جیوه یا توریم فلزی رادیواكتیوی جریان پیدا می‌كنند كه یا در حیات روی زمین وجود ندارند یا بسیار كمیاب هستند .

تعداد از چرخه‌ها هم تنها در دماها یا فشارهای بسیار بالا یا پائین رخ می‌دهند.پژوهشگرها حتی چهار چرخه‌ی خودكاتالیزی دارای گازهای نجیب را كشف كردند. این چرخه‌ها به ندرت و در صورت واكنش شیمیایی با عنصرهای دیگر رخ می‌دهند .

اگر حتی گاز نسبتا راكدی مثل زنون بتواند در خودكاتالیز سهیم باشد، می‌توان گفت فرآیند خودكاتالیز در عنصرهای دیگر با سهولت بیشتری رخ می‌دهد.تنها هشت عدد از چرخه‌ها نسبتا پیچیده بودند كه از چهار یا پنج واكنش تشكیل شده بودند .

بخش زیادی از ۲۷۰ چرخه ساده بودند و هر كدام از دو واكنش تشكیل شده بودند. در ابتدا تصور می‌شد كه این نوع واكنش‌ها بسیار كمیاب هستند. با این‌حال پژوهشگرها با جستجو در جای مناسب، خلاف این مسئله را ثابت كردند .

این احتمال وجود دارد كه چرخه‌های متعدد حتی با وجود تفاوت‌‌ها با یكدیگر تركیب شوند. این فرآیند می‌تواند به واكنش‌های شیمیایی خودكفا منجر شود كه طیف متنوعی از مولكول‌ها را تولید می‌كنند.با توجه به تعداد زیاد دستورالعمل‌های ابتدایی برای فرآیند خودكاتالیزی، می‌توان تأثیر این فرآیند بر شكل‌گیری شیمی یك سیاره را بررسی كرد .

دانشمندان امیدواراند پژوهش‌های آینده بتوانند این دستورالعمل را آزمایش كنند.چرخه‌های موجود در واقع آرایه‌ای از دستورالعمل‌های پایه هستند كه می‌توان آن‌ها را به گونه‌ای با یكدیگر تركیب كرد كه هرگز در سیاره‌ی ما دیده نشده‌اند .

حتی این دستورالعمل‌ها می‌توانند به نمونه‌های جدیدی از شیمی پیچیده بینجامند كه در شرایط انجماد یا احتراق چرخه‌های كربنی و سیلیكونی به خوبی عمل می‌كنند. هنوز مشخص نیست چرخه‌های یادشده تا چه اندازه محتمل هستند .

به گفته‌ی پژوهشگرها هیچ تضمینی وجود ندارد كه تمام نمونه‌ها را بتوان در آزمایشگاه ایجاد یا در اجرام نجومی دیگر كشف كرد.پژوهش جدید علاوه بر داشتن پیامدهای احتمالی در زمینه‌ی جستجوی حیات در جهان و درك منشأ حیات، كاربردهایی در زمینه‌ی بهینه‌سازی تركیب شیمیایی و كاربرد بهینه‌ برای منابع و انرژی خواهد داشت .