أفاد العلماء الآن أن الميكروبات يمكن أن تعيش وتنمو في زجاجات من الهيدروجين النقي. يمكن أن يؤدي اكتشافهم الجديد إلى توسيع نطاق العوالم التي قد يبحث علماء الفلك فيها عن دليل على وجود كائنات فضائية.
تقول سارة سيجر:"نحاول توسيع رؤية الناس لما يجب اعتباره كوكبًا صالحًا للسكنى". "يبدو أنه يزيد من فرصنا في العثور على الحياة في مكان آخر."
سيجر عالم فلك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج. تدرس الكواكب الخارجية. إنهم يدورون حول نجوم غير شمسنا. كان سيجر فضوليًا بشأن ما إذا كانت هذه الكواكب البعيدة قد تستضيف الحياة. بعض التي لاحظها علماء الفلك صخرية ، مثل الأرض. لكن سمائهم امتلأت بغازات مختلفة. تتكون الأرض من غاز النيتروجين في الغالب مع بعض الأكسجين. ومع ذلك ، فإن الهواء على بعض الكواكب الخارجية الصخرية قد يكون في الغالب من الهيدروجين. لذا أعدت Seager وزملاؤها تجربة في المختبر لمعرفة ما إذا كانت الميكروبات يمكن أن تعيش في مثل هذه البيئة.
استخدموا الخميرة و E. القولونية ، نوع من البكتيريا. كلاهما يعتبران احتياطيين للحياة أحادية الخلية الأخرى. وضع الباحثون هذه الميكروبات في زجاجات صغيرة مع بعض مرق المغذيات. بعد ذلك ، سحب الفريق كل الهواء في ست زجاجات واستبدله بغاز الهيدروجين النقي أو غاز الهيليوم النقي أو خليط من 80 في المائة من النيتروجين و 20 في المائة من ثاني أكسيد الكربون. مجموعة أخيرة من الزجاجات تركت مع هواء الأرض.
كل بضع ساعات ، أزال الباحثون بعض الميكروبات. ثم يحسبون عدد الخلايا التي كانت على قيد الحياة. كما هو متوقع ، ازدهروا في الهواء الأرضي. ولكن نمت أعداد الخلايا في جميع الأجواء الأخرى أيضًا - ولكن ليس كذلك.
شارك الفريق النتائج التي توصلوا إليها في 4 مايو في Nature Astronomy .
المنتجات الثانوية للحياة
الميكروبات لم تحيا فقط. كما أطلقوا غازات مميزة تعرف باسم البصمات الحيوية. المنبعث من E. القولونية ، على سبيل المثال ، كانت الأمونيا.
إذا شوهدت في الغلاف الجوي للكواكب الأخرى ، فقد تشير هذه الغازات إلى وجود حياة في الأسفل.
" إي. القولونية هو كائن حي بسيط ، لكنه ينتج مجموعة لا تصدق من الغازات ، كما يقول جيادا أرني. تعمل في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. لم تشارك في هذه التجارب الجديدة. ولكن بصفتها عالمة فلك بيولوجي ، فإنها تدرس إمكانية الحياة في عوالم أخرى. وتقول:"إن معرفة الغازات التي يمكن أن تنتجها الحياة هي خطوة أولى ضرورية نحو [تأكيد] وجودها على أنها بصمات حيوية يمكن اكتشافها على كوكب خارج المجموعة الشمسية."
يقول جون باروس إن مجرد البحث عن جو غني بالهيدروجين لا يكفي. وهو عالم فلكي في جامعة واشنطن في سياتل. سيحتاج الكوكب إلى مكونات أخرى للحياة. ستحتاج إلى ما يعادل مرق المغذيات الذي أطعمه فريق Seager ميكروباتهم. ومع ذلك ، يشرح أن هذا المرق يمكن أن يكون محيطًا مائيًا سائلًا - والذي يتبادل المواد الكيميائية مع بعض الأسطح الصخرية.
يخطط علماء الأحياء الفلكية للبحث عن علامات على وجود كائنات فضائية قريبًا. سيفعلون ذلك من خلال النظر إلى ضوء النجوم الذي يتنقل عبر أجواء الكواكب الخارجية. يمكن للمراصد المستقبلية ، مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، البحث عن تلك البصمات الحيوية.
ولكن هناك تحذير (KAV-ee-ott) للتجارب المعملية الأخيرة. استخدمت مجموعة سيجر الهيدروجين النقي. ليس من الواضح ما إذا كانت الكواكب الصخرية ذات الغلاف الجوي من الهيدروجين النقي موجودة بالفعل. استنادًا إلى ما هو معروف عن كيفية تشكل الكواكب ، يجب أن تكون أجواء الهيدروجين النقية نادرة ، حسب قول دانيال كول. إنه عالم كواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، لكنه لم يشارك في العمل الجديد.
في حين أن الغلاف الجوي للهيدروجين قد يكون نادرًا ، فقد يكون من السهل نسبيًا اكتشافه باستخدام التلسكوبات. الهيدروجين خفيف جدا. يجب أن يكون جو كل أو معظم الهيدروجين منتفخًا. وقد يمتد إلى مسافة تزيد عن سطح الكوكب بمقدار 14 مرة عن الغلاف الجوي الذي يهيمن عليه النيتروجين. وهذا يعني أن المزيد من ضوء النجوم سيتدفق عبر الغلاف الجوي في طريقه إلى تلسكوبات الأرض. وهذا يمكن أن يجعل من السهل فحص هذه الأجواء بحثًا عن علامات الحياة.
ومع ذلك ، قد لا تكون الكواكب ذات السماء الهيدروجينية المكان الوحيد للبحث عن الحياة. أظهرت التجارب التي أجرتها Seager وفريقها أن الميكروبات يمكن أن تعيش أيضًا حيث يوجد هواء معظمه من الهيليوم أو النيتروجين. ومع ذلك ، فإن تلك الأجواء ستكون أرق. وهذا سيجعل من الصعب اكتشافها حول الكواكب الصغيرة والبعيدة.
غرائب الحياة
تقول سيجر إن تجارب فريقها البسيطة قد لا تفاجئ العديد من علماء الأحياء. بعد كل شيء ، هناك ميكروبات تعيش في النظم البيئية الغنية بالهيدروجين على الأرض. تعيش تلك الميكروبات في أماكن مثل المناجم. بهذا العمق ، يمكن أن يؤدي تحلل الكالسيوم إلى تكوين جيوب هوائية تحتوي على 33 إلى 88 بالمائة من الهيدروجين من حيث الحجم. هذا أكثر مما هو معتاد في الهواء الطلق على السطح. غالبًا ما يُحبس الهيدروجين الموجود على كوكبنا في الماء. بشكل عام ، يحتوي الغلاف الجوي للأرض على أقل من 1 في المائة من غاز الهيدروجين.
يحتوي الغلاف الجوي للأرض أيضًا على الأكسجين. هذا هو الغاز الذي نحتاجه للبقاء على قيد الحياة. لكن E. القولونية يمكن أن يعيش بدون أكسجين في أحشاء العديد من الحيوانات. وتذهب الخميرة بدونها أيضًا. عندما تستخدم في صنع البيرة ، على سبيل المثال ، فإنها تزدهر بدون أكسجين. تعمل هذه الخميرة على تكسير الجلوكوز ، وهو سكر بسيط ، لصنع كحول البيرة وثاني أكسيد الكربون. لكن لم يتم تكييف أي من الميكروبات للعيش بشكل مريح في الهيدروجين النقي. لذلك اعتقد Seager أن الأمر يستحق الاختبار لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم البقاء على قيد الحياة.
وقد فعلوا.
يقول كول:"هذا دليل واضح على أنه إذا كان من الممكن أن توجد الحياة على الأرض في ظل ظروف الغلاف الجوي للهيدروجين ، فمن المؤكد أن الحياة الفضائية يجب أن تكون قادرة على ذلك". عند التفكير في الكواكب الأخرى ، يحذر ، "لا يجب أن نحصر ، أو نكون متمركزين جدًا حول الأرض ، فيما نعتبره ممتعًا."
هناك حقيقة ممتعة أيضًا ، إذا كانت الحياة موجودة على كوكب به سماء الهيدروجين. الكائنات الحية المعقدة بما يكفي لامتلاك رئتين وصناديق صوت سيكون لها أصوات حادة عالية النبرة.
"هل تعرف التأثير الذي تستنشقه عند استنشاق بالون هيليوم ويبدو صوتك مثل ميكي ماوس؟" يسأل كرول. الهيدروجين يفعل نفس الشيء. "يمكنك بالتأكيد السفر إلى كوكب فضائي ، وتأخذ نفسًا واحدًا من الهواء ، وقول شيئًا ما بصوت حاد ، ثم إعادة ارتداء خوذتك."
